状态获取技术指通过开发和运用传感器，获取物体物理状态的技术。机器的物理状态数据是工业大数据里非常重要的数据。通过对物理状态数据的分析可以了解机器的工作状态，预测机器未来的工作性能。

传感器是能感受被测物理量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。传感器通常把物体需测信号量，如速度、加速度、压力、温度、湿度、流量转换成易于测量、传输、处理的电学量，如电压、电流、电容。传感器通常由敏感元件、转换元件、测量电路组成，有时还包括辅助电源，如图3-6所示。

图3-6 传感器系统构成

根据传感器的工作原理，可将其分为物理传感器、化学传感器、生物传感器三大类。

1）物理传感器利用力、热、声、光、电、磁、射线等物理效应，将被测信号量的变化转换为电信号。根据传感器检测的物理参数类型的不同，物理传感器可以进一步分为力传感器、热传感器、声传感器、光传感器、电传感器、磁传感器和射线传感器。

2）化学传感器是将化学吸附、电化学反应过程中被测信号的变化转化为电信号的传感器。按传感方式的不同，化学传感器可分为接触式与非接触式；按检测对象的不同，化学传感器可分为气体传感器、离子传感器、湿度传感器。

3）生物传感器应用生物机理，采用生物敏感元件，如生物体、组织、细胞、酶、核酸或有机物分子，利用不同的生物敏感元件对光强度、热量、声强度、压力的感应特性来测量物理量。例如，使用对光敏感的生物敏感元件能够将它感受到的光强度转变为与之成比例的电信号，使用热敏感的生物敏感元件能够将它所感受到的热量转换为与之成比例的电信号。

在日常生活中，传感器已经被大量使用。以人们常用的智能手机为例，其中就使用了不少传感器，如图3-7所示。它们可以被分为以下几大类。

图3-7 智能手机上的传感器

1.光传感器

原理：光敏晶体管接收外界光线时，会产生强弱不等的电流，从而感知环境光亮度。

用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，并且不刺眼，也可用于拍照时自动白平衡，还可以配合距离传感器检测手机是否在口袋里，防止误触。

2.距离传感器

原理：红外LED发射红外线，被近距离物体反射后，红外探测器通过接收到红外线的强度测定距离，一般有效距离在10cm以内。距离传感器同时拥有发射和接收装置，一般体积较大。

用途：检测手机是否贴在耳朵上正在打电话，以便自动熄灭屏幕以达到省电的目的，也可用于皮套、口袋模式下自动实现解锁与锁屏动作。

3.重力传感器

原理：利用压电效应实现，传感器内部一块重物和压电片整合在一起，通过正交两个方向产生的电压大小来计算水平方向。(www.daowen.com)

用途：手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感。

4.加速度传感器

原理：与重力传感器相同，也是利用的压电效应，通过三个维度确定加速度方向，其功耗更小，但精度低。

用途：计步、手机摆放位置的朝向角度。

5.磁场传感器

原理：各向异性磁致电阻材料感受到微弱的磁场变化时会导致自身电阻产生变化，所以要旋转或晃动几下手机才能准确指示方向。

用途：指南针、地图导航方向。

6.陀螺仪

原理：角动量守恒，一个正在高速旋转的物体（陀螺），当其旋转轴没有受到外力影响时，旋转轴的指向是不会有任何改变的，陀螺仪就是以这个原理作为依据来保持一定的方向的。三轴陀螺仪可以替代三个单轴陀螺仪，可同时测定六个方向的位置、移动轨迹及加速度。

用途：体感、摇一摇、平移/转动/移动手机可在游戏中控制视角、VR虚拟现实、在GPS没有信号时（如隧道中）根据物体运动状态实现惯性导航。

7.指纹传感器

目前的手机大部分采用电容式指纹识别，今后将逐步使用识别速度更快、识别率更高的超声波指纹识别。

电容指纹传感器原理：手指构成电容的一极，另一极是硅晶片阵列，通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流，指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像。

超声波指纹传感器原理：超声波多用于测量距离，如海底地形测绘用的声呐系统。超声波指纹识别的原理也是如此，就是直接扫描并测绘指纹纹理，甚至连毛孔都能测绘出来。因此超声波获得的指纹是3D（立体）的，而电容指纹是2D（平面）的。超声波不仅识别速度更快，而且不受汗水油污的干扰、指纹细节更丰富且难以被破解。

用途：屏幕解锁、支付等。

目前几乎所有的智能手机都配有光传感器、距离传感器、重力传感器、加速度传感器、磁场传感器和陀螺仪，大部分中高档智能手机也支持指纹解锁。

大量传感器的应用，使得手机从简单的通信工具变成了现在的智能工具，成为人们生活中不可或缺的部分。

在工业互联网时代，大量的传感器会被应用到物体中，这些传感器会使人类更清楚地了解物质世界。