موضوعات اصلي
در طول دو دهه گذشته، رشد بي سابقه اي در شمار محصولات و خدماتي رخ داده كه اطلاعات به دست آمده از راه مونیتورینگ(دیده بانی) و اندازه گيري را با استفاده از انواع مختلف سنسورها مورد استفاده قرار می دهند. فناوري سنسوري در دامنه وسيعي از حوزه ها از آب و هوا گرفته تا پزشكي، بازرگاني و صنايع كاربرد دارد. بسياري از حكومت ها و سياستگذاران جهان به خاطر منافع بالقوه فناوری سنسوري به تشويق و توسعه آن اهميت زيادي مي دهند. به اين خاطر كه از طرفي تشويق رشد فناوري هاي سنسوري به صورت گرايش هاي تكنولوژيكي جديد و به دنبال آن محصولات جديد در صنايع بومي نتيجه مي دهد و به صورت كيفيت بهتر محصولات و بازدهي بهتر آن ها(از راه گسترش سطح كنترل بر فرايندهايشان) خود را نشان مي دهد. از طرفي هم توسعه تكنولوژي هاي سنسوري به اجراي قوانين حكومتي در زمينه ايمني و آب و هوا كمك مي كند. فوايد تشويق فناوری هاي سنسوري در برنامه های برخی از کشورها(به عنوان مثال در برنامه ملي پيش بيني تكنولوژي بريتانيا درباره فرصت هاي بالقوه اي كه فناوری هاي سنسوري در ايجاد ثروت و كيفيت فراهم مي كنند) مورد تأکید قرار گرفته. 15 تكنولوژي مستقل كه دامنه وسيعي از بخش هاي مختلف صنايع را پوشش مي دهند، نياز جهاني به فناوری هاي سنسوري را انکار ناپذیر کرده اند. در 13 تا از اين 15 تكنولوژي، تكنولوژي سنسوري به صورت یک عنصر كامل در توسعه محصولات و خدمات شناخته مي شود. در حقيقت فناوری سنسوري به صورت يك فناوری كليدي با كاربردهايي با تنوع گسترده صنعتي و تحقيقاتي ظاهر شده است. موارد استفاده سنسورها سنسورها در اشيايي با كاربردهاي روزمره مثل كف آسانسورهای لمسي-حسي (سنسور لامسه اي) و لامپ هايي كه با لمس پايه شان روشن و خاموش مي شوند به صورت آشکار دیده می شوند. هم چنين كاربردهاي بي شماري براي سنسورها وجود دارد كه بيشتر مردم هرگز از آن ها آگاه نمي شوند. به عنوان مثال سنسورها در خودروها، ماشين آلات، وسايل ماوراي جو، تجهيزات پزشكي و ربات ها كاربرد دارند. سنسور چیست؟ سنسور دستگاهي است كه يك كميت فيزيكي را اندازه گيري مي كند و آن را به يك سيگنال كه مي تواند به وسيله يك مشاهده گر يا يك اسباب خوانده شود تبديل مي كند. براي مثال دماسنج - با جيوه در شيشه اش، دماي اندازه گيري شده را به شكل انقباض و انبساط يك مايع روي يك تيوب شيشه اي مدرج نشان می دهد. يا يك ترموكوپل دما را به يك ولتاژ خروجي كه مي تواند به وسيله ولت متر خوانده شود تبديل مي كند. در واقع سنسور اسبابي است كه يك سيگنال يا محرك را مي گيرد و به آن پاسخ مي دهد. در اين جا اصطلاح محرك به معني خاصيت يا كميتي است كه نياز است تا به فرم الكتريكي تبديل شود. از اين رو سنسور را مي توان به عنوان اسبابي كه يك سيگنال را مي گيرد و آن را به فرم الكتريكي تبديل مي كند –بنابراين بيشتر در دستگاه هاي الكترونيكي مورد استفاده قرار مي گيرد- تعريف كرد. البته سنسور با ترانسفورماتور متفاوت است. چرا كه يك ترانسفورماتور شكلي از انرژي را به شكل ديگري تبديل مي كند. در حالي كه يك سنسور، سيگنال دريافت شده را تنها به فرم الكتريكي تبديل مي كند. میزان حساسيت سنسور به این ترتیب تشخیص داده می شود كه خروجي آن موقعي كه كميت اندازه گيري شده تغيير مي كند، تغيير كند. براي مثال هنگامي كه تغييرات دما يك درجه سانتي گراد تغيير مي كند و جيوه در دماسنج يك سانتي متر حركت مي كند، حساسيت يك سانتي متر درجه سانتي گراد است. سنسورهايي كه تغييرات خيلي كوچك را اندازه گيري مي كنند، لازم است حساسيت هاي خيلي بالا داشته باشند. هم چنين سنسورها، روي چيزي كه اندازه گيري مي كنند فشاري وارد می کنند. براي مثال وقتي دماسنج دماي اتاق را، داخل يك فنجان مايع داغ مي گذاريم، مايع خنك مي شود. در حالي كه مايع، دماسنج را گرم مي كند. بنابراين لازم است سنسورهايي طراحي شوند تا اثر كوچكي روي آن چه كه اندازه گيري مي كنند داشته باشند. ساختن سنسور كوچك تر اغلب اين كار را تسهيل مي كند و ممكن است فوايد ديگري هم داشته باشد. پيشرفت تكنولوژيكي اجازه مي دهد كه سنسورهاي بيشتر و بيشتري در مقياس ميكروسكوپي ساخته شود.
ویژگی های یک سنسور خوب
يك سنسور خوب از قوانين زير تبعيت مي كند:
- به خاصيت فیزیکی اندازه گيري شده حساس است.
- به هيچ خاصيت ديگري حساس نيست.
- روي خاصيت اندازه گيري شده تأثير نمي گذارد.
- سنسورهاي ايده آل طراحي شده اند تا خطي باشند. سيگنال خروجي چنين سنسوري با خصوصیت اندازه گيري شده متناسب است.
سنسورهاي بيولوژيكي
همه موجودات زنده حاوي سنسورهاي بيولوژيكي هستند که با كاركردهايي شبيه به اسباب مكانيكي توصيف مي شوند. بيشتر سلول هاي تخصصي شده به اين ها حساسند:
1- نور، حركت، دما، حوزه مغناطيسي، رطوبت، ارتعاش، فشار، حوزه هاي الكتريكي، صدا و ديگر صور فيزيكي محيط خارجي.
2- صور فيزيكي محيط داخلي مثل اتساع، حركت موجود زنده.
3- مولكول هاي محيطي شامل توكسين ها، مواد مغذي و فرومول ها.
4- كنش و واكنش بيومولكول ها و برخي پارامترهاي جنبشي.
5- محيط متابوليك داخلي، مثل سطح گلوكز، سطح اكسيژن يا اسمولاليتي.
6- مولكول هاي سيگنالي داخلي، مثل هورمون ها، سيتوسكين ها.
7- تفاوت ها بين پروتئين هاي خود موجود زنده با محيط و موجودات بیگانه.
سنسورهاي مصنوعي كه با استفاده از يك مؤلفه حساس بيولوژيكي از سنسورهاي بيولوژيكي تقليد مي كنند، بيوسنسور ناميده مي شوند.
