انتشرت الحساسات في كل مكان حولنا، في الأبواب الآلية وآلات الصرافة، في مكاتب الأطباء ومشافيهم، وفي أجسامنا وخارجها.
ترصد الحساسات الخواص الفيزيائية لعالمنا المادي، كالمادة والطاقة والقوة، على نحو شبيه بالحواس الإنسانية والحيوانية. لكن عوضًا عن ترجمة المعلومات إلى نبضات عصبية، تترجمها إلى إشارات كهربائية. وتخزنها أو تعالجها على الحاسوب لعرضها على الشاشة. وتشير تلك القيم إما إلى تيار كهربي أو جهد ثابت أو متغير.
تجيب الحساسات على أسئلة مهمة كثيرة، مثل: ما مدى انتفاخ إطارات السيارة؟ أو هل تراكمت الثلوج على جناحي الطائرة؟ أو ما نسبة أول أكسيد الكربون في الهواء؟ أو ما نسبة الأكسجين في دمك؟
ويستخدم المهندسون حساسات طوال الوقت لمراقبة المؤشرات الحيوية والبيئية، مثل الجلوكوز والنبض والوظائف الحيوية والحرارة ودرجة الحموضة.
خلال العقود الماضية، تغيرت الحساسات من أدوات ضخمة نسبيًا إلى أجهزة رخيصة وسهلة الحمل، وأصبحت مكونًا أساسيًا لأجهزة مختلفة، كالهواتف، كذلك انتشرت حولنا في المساحات الخضراء والمناطق الحضرية وحتى في أجسامنا.
كيف تعمل الحساسات؟
تستشعر الحساسات أي شيء في المحيط المادي، مثل الحرارة والرطوبة والإشعاع، بالإضافة إلى استشعار المواد الكيميائية مثل بيروكسيد الهيدروجين أو الرصاص أو المركبات الكيميائية الحيوية مثل الجلوكوز أو الحمض النووي، بالإضافة إلى استشعار الموجات الراديوية.
وتستخدم حساسات الضوء الثنائي الضوئي لتحويل الضوء إلى تيار كهربائي. إذ ينبعث الضوء من مواد وجزيئات عندما تتفاعل مع مواد أو جسيمات أخرى. فمثلًا، تمتص الإشعاع غير المرئي مواد ومّاضة لإنتاج ضوء مرئي، فيرصدها حساس الضوء. وهذه هي الطريقة التي تستخدم بها الأشعة السينية في التصوير الطبي.
وقد تنتج التفاعلات الكيميائية تيارات كهربائية، فتستخدم لتطوير حساس رصد للمواد الكيميائية المنخرطة في أحد التفاعلات. وقد تنتج التيارات كذلك من التغيرات في شكل المادة أو اهتزازتها، ما يتيح استخدامها لاستشعار الضغط أو التسارع.
ما مواصفات الحساسات الجيدة؟
ينبغي للحساس تمييز الفرق الجهدي عند قياس الأضواء مختلفة الشدة. وعليه كذلك ضمان عدم تأثر مخرجاته بالظروف الخارجية، مثل الاهتزازات والتغيرات الحرارية وغيرها من العوامل البيئية.
ويجب أن تزداد مخرجات الحساس بالمعدل ذاته لزيادة تركيز الجسم المحسوس، ولابد أن تمنح مخرجات الحساس القيمة ذاتها مرارًا وتكرارًا للمدخلات ذاتها، وبسرعة استجابة سريعة.
وتمثل التكلفة أحد العوامل المهمة كذلك، إذا كان الحساس باهظ التكلفة، لن تقتنيه إلا بعض المؤسسات والأشخاص. فدرجة توفر الحساس تعتمد على مدى قيمته. وفي المحصلة، يمثل الحساس أي شيء قادر على رصد سمة من سمات الوسط المادي وتحويلها إلى معلومة مفيدة.
The post كيف ترصد الحساسات أجسامنا وتقيس العالم حولنا appeared first on مرصد المستقبل.