传感器作为信息科技的三大基石之一，在物联网、智能手机、汽车等许多领域，发挥着重要作用，可以说几乎无处不在，也是我国被“卡脖子”较严重的高科技领域之一——我国中高端传感器80%以上需要进口。
然而，传感器又是如此细小，被包含在仪器仪表、电子设备等层层设备中，普通民众很难直接接触到，以至于许多民众对这个高科技的“小东西”并不了解。
近年来，随着国家和民众对传感器等“卡脖子”国产高科技技术的日益重视，对这些高科技的科普成为一个重要话题。今年初，针对传感器技术的重要性及应用，我国中央电视台《新闻联播》《朝闻天下》等重要节目，一连5期播出传感器系列科普栏目《传感中国》（相关信息参看《央视推出传感器系列节目》内容）。
近期，由中国科学院褚君浩院士执笔写著的传感器科普书籍《传感器与智能时代》出本，这是我国首本由院士执笔的传感器科普书籍。院士作为顶尖科学家，在书中以渊博的知识，深入浅出地为公众揭示了什么是传感器？以及传感器在现代智能社会方方面面的重要作用。
本文为褚君浩院士此前在“中国科学院公众科学日”中所作《传感器与智能时代》同名演讲，书中为本演讲内容的延伸和扩展，如果你想向身边的朋友介绍什么是传感器，可以向TA推荐本内容。下文，我们来看看院士向大众科普的传感器硬核知识和我国的发展。
专家档案
褚君浩，中国科学院院士。中国科学院上海技术物理研究所研究员，复旦大学材料科学系教授，《红外与毫米波学报》主编，中科院学部主席团成员。褚君浩院士长期从事红外光电子和半导体物理研究。获得国家自然科学奖三次、部委级自然科学奖或科技进步奖12次。年当选为中国科学院院士。
特别说明：
此次演讲视频、动画展示较多，无法全部插入推文中；文字版本作为参考，建议观看视频版本。
褚君浩：大家好。
主持人：我们都知道褚君浩院士是科研界的科普达人，今天褚君浩院士也将为我们带来传感器和智能时代为题的报告活动，接下来有请褚君浩院士继续今天的报告活动。
褚君浩：好的，观众朋友大家好，今天我给大家做一个科普报告。我这个报告的题目叫“传感器和智能时代”。
我讲三个方面的内容，第一方面：感知自然信息。第二方面：迎接智能时代。第三方面：培育飞翔的潜能。
先说第一方面，感知自然信息，就是传感器。首先提个问题，传感器是什么？我们知道人有五官，眼睛、耳朵、鼻子、舌头、皮肤，传感器就是做成一个器件，但它的功能就是来代替我们的眼睛看，代替我们的耳朵听，代替我们的鼻子闻，代替我们的舌头尝，代替我们的皮肤感觉。
传感器在我们日常生活当中是无所不在的，如果你注意一下周围，我们跑到洗手间，我们把手放到水龙头下面，水就会自动下来，就有传感器装在水龙头下方。有的时候跑到一个商店或者房间，它会叮当一下，进去了以后灯就开了，这些也都是传感器。
在日常生活当中如果你注意一下，传感器是无所不在的。今天我提出一个问题，你们回家找找看，在你们身边、生活当中看到过哪些传感器，你发现在我们的生活当中、社会当中有哪些是传感器。
其实传感器有很多，我举一些例子。
比如现在先进的马桶盖，里面有力传感器、热传感器、光传感器。查酒驾（的工具），里面就有很多烟雾探测器、气体传感器。还有电子血压计、人体感应灯、触摸屏，都有很多传感器在里面。有光传感器、力传感器。
我们传感器当中如果找一下，就会发现家庭里面相机、手机、游戏机，包括智能电视、冰箱、洗衣机空调里面都有，你们可以回家找找看在身边哪些有传感器的应用。
但是传感器最普遍的应用是智能手机，而且用得也最多。
如果把智能手机打开，里面有很多传感器，有摄像头，有各种各样的传感器，加速度传感器、陀螺仪，还有摇一摇，都是传感器在里面起作用，你们可以去研究研究。
严格来说去分析一下，可以找到光传感器摄像头，力传感器加速度计、陀螺仪，磁传感器、声音传感器、指纹传感器等等，这些传感器为我们手机功能提供了非常重要的器件。现在在人体健康里面比如体检，也有很多传感器：
做B超、CT，各种检查。现在人家还在研究在人体里面植入一些芯片来探测你身体的健康状况，有很多也都是传感器的问题。在公共安全检测、家庭安全防护也都有很多传感器的应用。
水资源、能源系统、环境也都有很多传感器，这些传感器可以提供水、环境、空气的情况。传感器走进我们的生活，在工业农业生产、科技活动、日常生活、国防科技当中。
在人类活动的所有方面都有传感器，而且越来越多地影响到我们人类的行为。
为什么可以做出传感器呢？因为物质的不同运动形态是可以转化的。比如光电传感器，它最早就是来源于爱因斯坦年发现的光电效应，后来得诺贝尔奖的。光照到某些金属表面，如果光的能量达到一定值，金属表面电子可以打出来，低于这个能量值是打不出来的。这个光电效应就是我们光变成电的效应，我们现在可以把光、磁、电、声联系起来，做成传感器。
现在做成传感器大多是把这些东西（光声电磁）想办法通过一个器械变成电，因为电容易控制，做成这样一个器件。下面我举一些例子，光电传感器的应用。光电传感器实际上是把光变成电，我们的物质运动形态都是可以转的，电也可以变成光，光也可以转化为电。光有不同的波长：
有伽马射线、X射线、紫外，波长很短。然后红橙*绿青蓝紫，有红，红外面有红外，后面有THz光、毫米波、微波、无线电波。波长不一样，但都是电磁波。这些光通过一个光电器件可能实现光电转换，光电转换了以后就可以做成红外探测器，THz探测、紫外探测器，X射线、伽马射线探测器，太阳能电池等等。
我带来一个手机，这个Iphone，我们拍照只能拍可见光的照片，灯关掉照片就拍不出来了。
图上有一个附件，就是一个红外探头，把它装到Iphone上，就可以拍红外的照片，也就是说把灯关掉也可以拍照。我们看看这个照片，照片里的人像谁？这个照片就是我在办公室里。
这张照片就是一张红外的照片，我们人有两种光传到你的眼睛里，一种光是反射光，也就是灯光，外面的太阳光照在我的身上，反射到你的眼睛里，你就看到我了。如果没有灯光，外面没有阳光，晚上是暗的，反射光就没有了，你用你的眼睛就看不见我了。
但是我们人除了反射可见光以外，人自身还会发出红外光，因为我们人有温度，37度，换成绝对温度就是多K。任何一个有温度的物体都会发出热射线，人体（多K绝对温度）发出的波长大概在10微米左右。所以我们眼睛看不见，但是用我们红外探测器就可以看得见了。这张照片就是用红外传感器对我人体拍出的照片。
再举个例子，最近澳大利亚森林大火（视频00:10:17），有一些动物还在里面，我们从视频里面可以看到它在卫星上通过红外热像仪就可以找到在森林里面动物还有没有，因为动物也是发红外线的，就可以看出来了，可以通过红外线找到在森林里还存在的生物。
我上面举的例子都是室温工作的传感器，灵敏度差一点，但是比较便宜比较好工作，这也就是室温工作的传感器。
主要用贴片薄膜、氧化钒、锰钴镍或者聚合物做这些传感器，它可以方便地应用，价格比较便宜，当然它的灵敏度稍微低一点。灵敏度高的用什么呢？就是用半导体材料，光电导型、光伏型的，光打到这个半导体材料上来，它的电阻发生变化。或者光打到半导体材料做成的器件上，两端会产生电。(动画,00:11:46)我们可以通过视频看清楚，光打到半导体材料里面，就产生电子和空穴。
电子带负电，空穴带正电。电子和空穴在里面就会移动，移动过程当中也许他们会碰到复合中心，就复合掉了，就没戏了。但是也有一些电子和空穴他们迁移比较长，寿命比较长，他们会有幸跑到p-n结里面去，p-n结里面有内在电场，就把电子和空穴分开了，向两端输出了，就可以发电了。半导体材料红外最好就是碲镉汞半导体材料。
碲镉汞半导体材料在低温下工作灵敏度非常高，做成的器件可以把它做成焦平面列阵，像素做得很多。做好了以后可以放到相机里面，相机可以放到飞机上，那就是对地观测，航空遥感。
也可以把这个相机放到卫星上对地观测，那就是航天遥感。技物所年12月份放了一个风云四号气象卫星，这个气象卫星非常好，里面有很多波段的碲镉汞的，还有其他半导体材料的红外探测器，很多波段。这张图上一共有15张图：
每一张图都是一个通道的成像，就能够很灵敏地把我们对大气进行观测，我们在卫星上还做了一套观测仪，非常好，对大气做CT，也就是这个大气每一层每一个空间位置的温度、湿度都可以做出来，这样一件事情就非常了不起，相当于对我们大气做CT，在国际上都没人做过，大概五年以后才能做这个事情。这是非常了不起的一件事情。
由于风云卫星，所以我们现在气象报告特别准。
现在气象报告台风预报非常准，知道它什么时候到哪里，有多少速度在运动。为什么可以做:到这么精确呢？就是因为我们有卫星在天上看。不仅白天可以看，晚上也可以看，因为我们有红外传感器、有红外成像。大家都在玩手机，手机里有