利用自然界物理或生物特性來(lái)探測(cè)外界信息，感測(cè)元件在科技進(jìn)步下不斷發(fā)展，結(jié)合人類(lèi)在科學(xué)、物理、醫(yī)療上所累積的知識(shí)，如今感測(cè)器已經(jīng)不只是人類(lèi)用來(lái)探索知識(shí)的一門(mén)工具，更能結(jié)合通訊、物聯(lián)網(wǎng)、云端巨量資料的運(yùn)算，提供生活中更便利的服務(wù)。

　　觀察目前感測(cè)技術(shù)，發(fā)展已經(jīng)成熟的有光應(yīng)用、聲音、動(dòng)態(tài)、壓力等感測(cè)器，尚在開(kāi)發(fā)階段的是生物細(xì)胞、腦波等感測(cè)器。將這些感測(cè)器結(jié)合設(shè)計(jì)出應(yīng)用裝置導(dǎo)入生活中，開(kāi)發(fā)出能獨(dú)立判斷并主動(dòng)提供決策服務(wù)的智慧裝置，如果用人類(lèi)的五感來(lái)作對(duì)照感測(cè)是如何發(fā)生的:　

　　納米科技的進(jìn)步也使感測(cè)器更精準(zhǔn)及細(xì)微，從動(dòng)作、血液流動(dòng)、到腦波偵測(cè)運(yùn)算，就像許多電影情結(jié)，未來(lái)電子、機(jī)器設(shè)備不僅能更超越人類(lèi)的感測(cè)范圍，也能更即時(shí)分析作出判斷，與人們的生活密切結(jié)合，觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)三種感測(cè)方式，未來(lái)都還有很大的發(fā)展空間，是目前科學(xué)家研究發(fā)展的重心。

　　觸覺(jué)感測(cè)器

　　觸控面板是觸覺(jué)感測(cè)最主要的產(chǎn)品，近期開(kāi)始走紅的”指紋辨識(shí)”技術(shù)，也是觸覺(jué)感測(cè)的一種應(yīng)用，指紋辨識(shí)器一般采用電容式的觸控屏，從前使用在保全系統(tǒng)、犯罪偵防上，後來(lái)置入智慧型手機(jī)，應(yīng)用在指紋鎖、個(gè)人認(rèn)證及行動(dòng)支付方案等。　

　　如果將觸覺(jué)進(jìn)一步衍伸到如皮膚般能感測(cè)壓力、溫度、表面紋路，應(yīng)用到機(jī)器人。使得機(jī)器人身上將有層仿真皮膚，協(xié)助特定類(lèi)型的機(jī)器人可以利用觸覺(jué)工作，例如提升抓取物品的準(zhǔn)確性。這種電子皮膚技術(shù)也嘗試能使用在原本沒(méi)有觸覺(jué)的機(jī)械義肢、或皮膚移植的可能。觸覺(jué)感測(cè)器不斷以仿生物特性的角度持續(xù)開(kāi)發(fā)中。

　　氣體感測(cè)器

　　氣體感測(cè)器應(yīng)用上常用於酒精偵測(cè)、可燃性氣體偵測(cè)、環(huán)境氣體偵測(cè)等，在環(huán)境空氣檢測(cè)上可用於室內(nèi)空氣品質(zhì)的偵測(cè)，搭配溫、濕度、氣壓計(jì)形成智慧空調(diào)系統(tǒng)，主動(dòng)調(diào)整室內(nèi)、車(chē)內(nèi)空間的空氣品質(zhì)，并達(dá)到節(jié)能與安全維護(hù)的目的。

　　氣體感測(cè)器的制作是利用加熱氧化物後表面吸附氣體，再進(jìn)行催化產(chǎn)生電阻的變化產(chǎn)生感測(cè)訊號(hào)。偵測(cè)不同氣體所用的元件略有不同，因此目前單一感測(cè)器通常僅限特定某類(lèi)型氣體的偵測(cè)，例如可燃性性氣體、二氧化碳、污染型氣體、氫氣等，又稱(chēng)為”電子鼻”或”嗅覺(jué)感測(cè)器”。　

　　未來(lái)采用半導(dǎo)體制程的嗅覺(jué)感覺(jué)器，不僅感度好、反應(yīng)快、穩(wěn)定性佳，且維護(hù)上也容易;用於醫(yī)療領(lǐng)域，目前已有利用檢測(cè)二氧化碳濃度來(lái)檢知病人是否因感染幽門(mén)螺旋菌(Helicobacter Pylori)而導(dǎo)致胃炎、胃潰瘍的半導(dǎo)體氣體感應(yīng)器裝置。歐美日等國(guó)的研究更發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人體生病時(shí)，呼氣中特定成分的氣體濃度會(huì)提高。若是此類(lèi)呼氣嗅覺(jué)感應(yīng)器能夠小型化，整合到手機(jī)上，使用者平常就能利用手機(jī)來(lái)做健康診斷，掌握日常的健康狀態(tài)。

　　生物感測(cè)器

　　如果是以一般感測(cè)技術(shù)(光學(xué)、壓力等)來(lái)辨識(shí)生物特徵，稱(chēng)為生物辨識(shí)技術(shù)(Biometric)，不同於生物感測(cè)器(Bio Sensor)，則是直接以相關(guān)的生物分子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)感測(cè)，兩者皆是測(cè)量生物量的方法，前者發(fā)展較快且已能置入行動(dòng)裝置，後者測(cè)量出的數(shù)據(jù)則更為精準(zhǔn)，但離商品化還需努力。

　　生物辨識(shí)(Bio-metric)技術(shù)，指的是如指紋辨識(shí)器、人體特徵分析，如臉部、指紋、虹膜辨識(shí)等。主要透過(guò)光感測(cè)器、電流、磁力或電磁波等方式，來(lái)測(cè)量心跳、心律、血氧濃度、血壓等基本的生理訊號(hào)。

　

　　基於在各種非生物感測(cè)器的技術(shù)進(jìn)步下，加上程式設(shè)計(jì)人員透過(guò)演算法要測(cè)量出各種生理訊號(hào)，都有一定程度的可測(cè)量性，由其紅外線(xiàn)IR穿透力比可見(jiàn)光稍強(qiáng)，可測(cè)量人體表面溫度及血液中細(xì)微的變化來(lái)進(jìn)行分析。但大部份的測(cè)量如果要能用於醫(yī)療水準(zhǔn)，達(dá)到更高的準(zhǔn)確性作為疾病的預(yù)防診斷，還是需要靠生物感測(cè)器來(lái)達(dá)成。

　　生物感測(cè)器(Bio-sensor)，即是利用生物分子的交互作用來(lái)感測(cè)，從測(cè)量生理變化，至分析更多生物元素的感測(cè)方法。由於在測(cè)量的生物體背景值相當(dāng)復(fù)雜(如血液里就有血球、蛋白質(zhì)、抗體)，且生物元素具有高特異性，因此檢測(cè)過(guò)程通常較為繁瑣，要做成單一設(shè)備能夠商品化的感應(yīng)器更是一大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有商品化設(shè)備的感測(cè)模式通常是在感測(cè)器前端(探針)加入生物分子，與受測(cè)物作用後，再透過(guò)轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)為電子訊號(hào)。

　　生物作用分子的選用相當(dāng)獨(dú)特，一種生物感測(cè)器通常只能測(cè)幾種特定的生物原素，這個(gè)部份跟嗅覺(jué)感測(cè)器的發(fā)展裝況類(lèi)似。除了醫(yī)療用途外，在食品的研發(fā)及品管上，也有發(fā)展出食品分析儀、及味覺(jué)感測(cè)器，味覺(jué)感測(cè)器能分別將甜、咸、酸、苦、辣等五種基本味覺(jué)數(shù)值化，食品分析儀可以檢測(cè)出食品的成份。　

　　Vessyl推出的智慧水杯，不僅可以馬上認(rèn)出裝入的是水還是那種飲料，還能透過(guò)手機(jī)App協(xié)助計(jì)算卡路里及健康管理，醫(yī)療方面糖連病患者最需要的血糖測(cè)試方法，現(xiàn)在也有采取體液的偵測(cè)方式，比起以往需采集血液的方式，對(duì)糖尿病患者是一大福音;Google X研發(fā)隱形眼鏡，就是以淚液偵測(cè)血糖值，生物感測(cè)器的微小化、商品化，將會(huì)是遠(yuǎn)端醫(yī)療、個(gè)人健康管理上在未來(lái)的發(fā)展方向。

　　腦波感測(cè)器

　　我們的大腦是由數(shù)十億個(gè)活躍的神經(jīng)元組成，如果把神經(jīng)軸突(Axon)連接在一起，長(zhǎng)度大約有十七萬(wàn)公里，當(dāng)這些神經(jīng)元互動(dòng)時(shí)，可以測(cè)量到這些化學(xué)作用所發(fā)射出的電脈沖。腦波的密碼解讀是相當(dāng)困難的，因此目前腦波感測(cè)器的進(jìn)展并不大。在未來(lái)隨著腦波感測(cè)的發(fā)展，也許我們就能用意念來(lái)移動(dòng)物品、打開(kāi)電視、甚至與寵物溝通。

　　光感測(cè)器

　　光感測(cè)器的原理即是藉由光敏感元件將接收的各種光波轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)。光感測(cè)也是目前應(yīng)用最廣的一種感測(cè)方式，主要范圍大多集中於肉眼可見(jiàn)光(380nm~780nm)的頻段附近，由於光有反射、折射等特性，感測(cè)器可由發(fā)射端射出光線(xiàn)，再經(jīng)反射由接收端探知波長(zhǎng)的變化，稱(chēng)為主動(dòng)式光感測(cè)。若是只有接收端直接測(cè)量外在的光能量，則是被動(dòng)式光感測(cè)。

　　感測(cè)光譜

　　光感測(cè)器大致可以分類(lèi)為紅外線(xiàn)光感測(cè)器、紫外線(xiàn)光感測(cè)器、影像感測(cè)器、深度感測(cè)器。

　　紅外線(xiàn)光感測(cè)器

　　紅外線(xiàn)是肉眼看不到的安全光線(xiàn)，因此在感測(cè)應(yīng)用上非常廣，在工業(yè)生產(chǎn)鏈上要測(cè)量物體的通過(guò)或是保全警報(bào)系統(tǒng)，都可以采用紅外線(xiàn)感測(cè)器，利用光的折射與反射特性來(lái)完成感測(cè)訊號(hào)，當(dāng)有發(fā)射端、與接收端，紅外線(xiàn)也可以作短距離訊號(hào)的傳遞，如搖控器、紅外線(xiàn)傳輸介面等。然而一般紅外線(xiàn)的穿透性并不高，主動(dòng)式紅外線(xiàn)加上光反射原理還可以用在距離的探測(cè)上，打在人體皮膚上可以透過(guò)微血管變化計(jì)算心跳、心律。

　　在“黑體幅射定律”中，物體溫度高於絕對(duì)零度(攝氏-273.15K)就會(huì)產(chǎn)生紅外線(xiàn)的輻射光能量;因此對(duì)於溫度的感測(cè)也常常與紅外線(xiàn)相關(guān)，熱視鏡、熱追縱系統(tǒng)、熱感應(yīng)式監(jiān)視器，就是被動(dòng)式紅外線(xiàn)感測(cè)的應(yīng)用。這類(lèi)型感測(cè)器也常與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，舉例還有防盜系統(tǒng)、火災(zāi)警報(bào)器、耳溫槍等。

　

　　紫外線(xiàn)光感測(cè)器

　　紫外線(xiàn)的波長(zhǎng)短、頻率高使穿透力較強(qiáng)，對(duì)人體有一定的傷害，當(dāng)木材、化纖織物、紙張、油、塑料、等可燃?xì)怏w燃燒時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生紫外光反應(yīng)，另外太陽(yáng)光放射出的紫外線(xiàn)能穿透石英、玻離、水和空氣。綜合以上特性，紫外線(xiàn)感測(cè)器多被用在與燃燒或陽(yáng)光相關(guān)的感測(cè)應(yīng)用上，如引擎控制、火焰感測(cè)器、太陽(yáng)紫外線(xiàn)監(jiān)測(cè)、紫外線(xiàn)天文學(xué)、光源校正系統(tǒng)等，以被動(dòng)感測(cè)為主。主動(dòng)放射紫外線(xiàn)的應(yīng)用一般在醫(yī)療上使用，紫外線(xiàn)常被用來(lái)殺菌消毒。

　　紫外線(xiàn)對(duì)人體有一定的破壞性，當(dāng)環(huán)境污染(臭氧層破壞)造成紫外線(xiàn)數(shù)值越來(lái)越高，罹患皮膚癌的機(jī)率也相對(duì)增加，UV紫外線(xiàn)感測(cè)器將被置入到許多運(yùn)動(dòng)型的穿戴裝置，來(lái)提醒使用者目前的紫外線(xiàn)指數(shù)，是紫外線(xiàn)感測(cè)器置入行動(dòng)裝置目前的主要應(yīng)用。

　　影像感測(cè)器

　　影像感測(cè)器是光感測(cè)器中制程最復(fù)雜、也是最先進(jìn)的主流產(chǎn)品，感測(cè)的輻射光大多集中在可見(jiàn)光附近，配合人眼可辨識(shí)成像的應(yīng)用，最廣為人知的例子是取代傳統(tǒng)底片的數(shù)位相機(jī)，靠的就是影像感測(cè)器的發(fā)展。

　　影像感測(cè)器一般都需要搭配鏡頭使用，模擬人眼對(duì)RGB紅綠藍(lán)三原色的反應(yīng)，為了避免紅外線(xiàn)的干擾還會(huì)加上一層紅外線(xiàn)濾光片;在CCD、CMOS兩種半導(dǎo)體晶片制作技術(shù)的進(jìn)步下，影像感測(cè)器能解讀的畫(huà)質(zhì)像素(Pixel)非常細(xì)微，iPhone有一款A(yù)pp是只要將手指壓在鏡頭前用補(bǔ)光燈照射，就能以接收微血管的變化來(lái)測(cè)量心跳。

　　現(xiàn)在的影像感測(cè)器能夠捕捉靜態(tài)或動(dòng)態(tài)中的影像，并分析影像作出各種判斷，例如相機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦功能、手機(jī)APP的微笑拍照功能、保全系統(tǒng)的人臉辨識(shí)，

　

　　深度感測(cè)器

　　將感測(cè)畫(huà)面由平面推向3D立體，是人機(jī)介面中虛擬實(shí)境、手勢(shì)操控最主要的感測(cè)器，未來(lái)應(yīng)用非常具有潛力。3D深度感測(cè)方案主要系由CMOS影像感測(cè)器、演算法、輔助感測(cè)效果的外部元件(如主動(dòng)式光源(紅外光IR)及主處理器所組合而成。紅外線(xiàn)能捕捉人體的熱幅射，使感測(cè)時(shí)可以聚焦在主控者身上，不被混亂的背景干擾;也能用來(lái)作距離的運(yùn)算，與影像感測(cè)器配合來(lái)實(shí)現(xiàn)3D掃描的功能。

　　在應(yīng)用方面，微軟的Kinect產(chǎn)品絕對(duì)是代表作，不僅在體感游戲中實(shí)現(xiàn)了人體動(dòng)態(tài)操控，不需穿戴任何搖控設(shè)備，也能被應(yīng)用開(kāi)發(fā)在許多人機(jī)互動(dòng)平臺(tái)上。

　　動(dòng)態(tài)感測(cè)器

　　動(dòng)態(tài)感測(cè)器在測(cè)量物體的動(dòng)態(tài)，與3D深度感測(cè)器不同的是，動(dòng)態(tài)感測(cè)器是直接在行動(dòng)者(人、車(chē))身上作感測(cè)，所謂感測(cè)物體的”動(dòng)態(tài)”包含了方向、速度(加速度感測(cè)器)、角度(陀螺儀)、方位(磁力感測(cè)器)、高度(氣壓感測(cè)器)幾種。

　　動(dòng)態(tài)感測(cè)的方式通常會(huì)需要測(cè)量物理量(重力、速度)的變化，因此采機(jī)械的方式制成，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是一種先進(jìn)的工藝技術(shù)，將傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)微小化到類(lèi)似晶片的大小，也是今天能將動(dòng)態(tài)感測(cè)器放入手機(jī)、手表等許多穿戴裝置的重要科技。

　　加速度感測(cè)器

　　又稱(chēng)重力感測(cè)器(G-Sensor)、加速計(jì)，用來(lái)偵測(cè)物體本身的移動(dòng)及速度;如果要加上方向，一個(gè)加速度感測(cè)器可以感測(cè)一個(gè)軸向，兩個(gè)可以感測(cè)平面移動(dòng)(X,Y)，三個(gè)可以立體全方位感測(cè)(X,Y,Z)稱(chēng)為三軸加速度感測(cè)器。

　　加速度感測(cè)器目前的許多應(yīng)用，在體感操控上，如游戲機(jī)wii的操控方式只要揮動(dòng)手上的搖控器。汽車(chē)方面安全氣囊的致動(dòng)元件、隧道內(nèi)的補(bǔ)助導(dǎo)航(因隧道內(nèi)收不到訊號(hào)，用加速度感測(cè)器計(jì)算行駛距離)，穿戴裝置在運(yùn)動(dòng)方面測(cè)量行走步數(shù)、距離，計(jì)算消秏的卡路里等，未來(lái)也能在室內(nèi)導(dǎo)航上，另外還有相機(jī)的防手震功能，也能利用感測(cè)器感應(yīng)震動(dòng)呈度，進(jìn)行影像補(bǔ)償。

　

　　壓力感測(cè)器

　　壓力感測(cè)器可以測(cè)得水中、或大氣中形成的外部壓力(又稱(chēng)氣壓感測(cè)器)，應(yīng)用上如汽車(chē)引擎內(nèi)的監(jiān)控管理、胎壓偵測(cè)、以及醫(yī)療輔助器材、航太相關(guān)等，近年來(lái)置入行動(dòng)裝置中作為環(huán)境氣壓偵測(cè)，判斷即時(shí)的天氣變化(又稱(chēng)晴雨計(jì))外，也能依海拔高度的氣壓變化作為垂直高度的定位系統(tǒng)。

　　氣壓感測(cè)器分類(lèi)上也屬於環(huán)境感測(cè)器的一員，環(huán)境的偵測(cè)可以協(xié)助我們改善居住品質(zhì)，主要有氣壓、溫度計(jì)、濕度計(jì)、紫外線(xiàn)感測(cè)器、氣體感測(cè)器、環(huán)境光感測(cè)器幾種。

　　陀螺儀

　　結(jié)構(gòu)類(lèi)似陀螺般，用來(lái)測(cè)量裝置本身斜度、角度的變化量，早期多用在軍事、航太導(dǎo)航系統(tǒng)的角度修正，工業(yè)生產(chǎn)上機(jī)械手臂的動(dòng)態(tài)平衡方案等。與加速感測(cè)器不同的是，陀螺儀量測(cè)數(shù)據(jù)較偏向斜度、轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)態(tài)資訊，反而與重力、線(xiàn)性動(dòng)作的感測(cè)較無(wú)關(guān)，陀螺儀多在偵測(cè)物體水平改變狀態(tài)時(shí)較能達(dá)到效用，無(wú)法如加速度計(jì)對(duì)於物體移動(dòng)或移動(dòng)動(dòng)能具較高的感測(cè)能力。相反的，加速度計(jì)可在偵測(cè)物體移動(dòng)狀態(tài)具較高實(shí)用效益，但卻無(wú)法感測(cè)物體的小幅角度改變。

　　目前應(yīng)用上大多將加速度計(jì)與陀螺儀整合，讓動(dòng)態(tài)感測(cè)系統(tǒng)同時(shí)具備直向速度與轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的感測(cè)資訊，使偵測(cè)方式更全面且完整。將兩者共同封裝於單晶片上，又稱(chēng)為慣性感測(cè)器(Inertial Sensing)，使用在智慧型手機(jī)及平板的螢?zāi)恍D(zhuǎn)操控。　

　　磁力感測(cè)器

　　(M-Sensor)運(yùn)用磁鐵吸引力的感測(cè)器，在行動(dòng)裝置應(yīng)用上可分為感應(yīng)開(kāi)關(guān)、與電子羅盤(pán)兩種。感應(yīng)開(kāi)關(guān)如手機(jī)、平板上的螢?zāi)绘i，透過(guò)感應(yīng)保護(hù)套上的磁鐵來(lái)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，若用於工業(yè)生產(chǎn)鏈上也能作為磁力感應(yīng)的近接開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)速測(cè)量等，電子羅盤(pán)又稱(chēng)地磁感應(yīng)器，運(yùn)用電流通過(guò)半導(dǎo)體來(lái)感測(cè)大自然的磁場(chǎng)(霍爾效應(yīng))，可作方向的指引、協(xié)助GPS導(dǎo)航作進(jìn)一步方位的確認(rèn)。

　　目前大多也將地磁感測(cè)器共同整合到”慣性感測(cè)器”中，使方向、速度、各種動(dòng)態(tài)等都能完整被感測(cè)記錄使用，且能提供高精細(xì)度的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，未來(lái)在體感控制、動(dòng)態(tài)分析上都能有更棒的體驗(yàn)。由其發(fā)展”室內(nèi)導(dǎo)航”就是許多大廠共同努力的目標(biāo);除了慣性感測(cè)外，也可能再加入壓力感測(cè)器(氣壓感測(cè)器)，用細(xì)微的氣壓變化來(lái)測(cè)量目前所高度及所在的樓層。

　　聲音感測(cè)器

　　聲波也有不同的頻率、振幅，需透過(guò)介質(zhì)傳播，簡(jiǎn)單區(qū)分為人耳可聽(tīng)見(jiàn)的聲音，及無(wú)法聽(tīng)見(jiàn)的超音波;聲波會(huì)引起頻率共震、及折射等特性，傳遞的方式即是與大氣中物體(空氣、水)共振造成，由此原理作成相關(guān)的聲音感測(cè)器，另外聲波在遇到物體阻檔時(shí)也會(huì)產(chǎn)生折射的現(xiàn)像，所以也能作為距離的探測(cè)。

　　收音麥克風(fēng)

　　最簡(jiǎn)單也最實(shí)用的聲音感測(cè)器，其實(shí)就是我們常用的麥克風(fēng);麥克風(fēng)能夠精準(zhǔn)的收取周遭環(huán)境的音波，科技應(yīng)用上追求的反而是如何將聲音轉(zhuǎn)換成可用的資訊或指令，如語(yǔ)音辨識(shí)功能、語(yǔ)音輸入就是目前主要應(yīng)用。但不像人類(lèi)可以主觀判斷聚焦想聽(tīng)見(jiàn)的聲音，聲音感測(cè)器在音源分析上達(dá)到有效的音源定位、音源分離，尚處?kù)杜﹄A段。　

　　超音波感測(cè)器

　　超音波是指超越人體能聽(tīng)到的音波，利用聲波的反射原理，最常利用超音波來(lái)做距離的測(cè)量;用在服務(wù)型機(jī)器人身上，可以有效測(cè)距與避障，如水深探測(cè)、水位測(cè)定、倒車(chē)?yán)走_(dá)等，由於光的折射與聲音的折射在物質(zhì)上略有不同，若兩者搭配來(lái)用在偵測(cè)周?chē)h(huán)境，即可以更精準(zhǔn)達(dá)到環(huán)境偵測(cè)效果。

　　超音波在醫(yī)療用途上也常被使用，如孕婦照超音波看胎兒的原理，是由不同密度介質(zhì)會(huì)有反射特性，隨組織密度不同造成不同的反射波，說(shuō)穿了也是一種測(cè)距的應(yīng)用。