電子產品的感測裝置與應用非常廣泛，如果不含括電能傳遞所產生的信號處理與能量轉換，就剩下與外界接觸的感測元件比較接近一般的認知範圍，但為了整體了解，內部的信號傳輸與混合應用也應該納入整個感測系統中，否則人們將難以了解，為何感測裝置後端還可以產生各種的處理與變化。但內部電路或元件間的信號需透過量測儀器的觀察，才能體會其中I/O的感測傳輸現象，這是因為它們不是一般感官可察覺的東西。所以，感測是一種事相上的對待問題，是純類比的事物運作溝通，而且包括許多的層次範疇。

然而針對專門與外界接觸的感測元件而言，它也是繼邏輯元件與記憶體元件的高度發展之後，成為各類資訊系統的重點發展目標。因為不論是邏輯元件或記憶體元件，在晶片集積度與速率不斷提升下，可以應用的空間也相對擴大許多倍，這些多餘的能力就可以用來處理更大量的信號，因此更精密的感測元件就成為行情看漲的發展領域。

感測通訊的整體觀

感測與通訊有何關係呢？可以說因為二種東西之間有通訊的需要，所以必須感測訊號；反過來也可以說，因為感測到了信號，所以產生通訊傳輸的結果。從器物的角度來看，不論內部或外部都有實質的距離存在（小至原子，大至地球中的環境都是如此），而且根據其發生的功用與運作的架構，來了解之間輾轉相依的信號是什麼。例如電荷透過電子輾轉相依而產生電流與反方向的電子流，基本上就是因為有「同性相斥，異性相吸」的感應能力。但是在本文裡，談到太細節已屬不必要，所以下面從已構成的元件，以及再組合而成的裝置來看整體感測通訊的架構(圖一)。

《圖一　整體感測通訊架構示意圖》

元件與元件之間的通訊

其實元件既有大小，也有簡單複雜之分，原則上在這裡所定義的元件是指一個系統裝置內部所使用的零組件，其中有可能是離散元件，也可能是IC元件。這些元件用來過濾、放大、存取或轉換相關信號，也有經過複雜程序再處理而產生的類比與數位信號。無論如何，它們都具有收發（I/O）信號的功能，以便元件與元件之間能夠溝通而相互應用，或者說產生一種感測通訊的作用也可以。

因此，去除能量控制轉換的元件是最底層次、材料性質的傳輸供應外，許多功能性的元件都是在處理電能產生的類比信號或數位信號，並透過一般電路來傳輸。以半導體材料（特別是矽、鍺）來設計的電路控制最為穩定好用，目前大部份的固態元件都是以半導體材料所製成，有些是用來存取信號的記憶體元件，有些是用來控制信號的邏輯元件，也有些是純粹用來傳輸信號的元件，例如放大器、濾波器，甚至ADC、DAC等，雖然它們有的經過了邏輯運算，但也可以說是裝置內部一種專門的感測元件。

裝置與外界之間的感測

一個系統裝置要與外界取得聯繫，就要有感測外界特定信號的能力，能夠收發外界信號的元件，就是一般所定義的感測元件，例如影像感測、聲音感測、溫度感測、材質感測、慣性感測等。另外，收發無線電波的射頻元件（RF）也是一種對外界信號的感測元件，只是它收發的信號也是人們感官所察覺不到的載體，所以一向不被列入一般感測元件。

大體因為裝置是為人所用，而人們想要透過裝置感受的信號也以人體感官的需求為主要範圍。但感測元件對外界信號可感測的精密程度也不一，就好像有的人馬馬虎虎，有的人卻是明察秋毫，不過基本上耳聰目明是應有的追求目標，也才具有較高的競爭能力。對於外界的信號，例如光感測，如果超過不同的頻率範圍，則已不是精密與否的問題，而是產生不一樣的信號、不一樣的結果，紅外線或X光的感測就是如此。換句話說，電子產品上的感測裝置，就是要與外界非電能產生的信號來溝通。

裝置與裝置之間的通訊

所以有些信號是專門設計給裝置之間溝通用的，例如前面說的RF信號或紅外線信號，然後裝置再解讀轉換出給人們可以感受到的信號。但很多裝置與裝置之間仍是靠一般有線電路來通訊，例如USB、RS232介面或Cable線、電話線等，所以也很類似於系統裝置內部元件與元件之間的感測通訊。有些元件或裝置還要控制其本身的運作狀況，因此還要做一些特別的感測，例如為防止晶片過熱，必須在晶片上加裝溫度感測器，以便適時予以降溫處理；還有一些電源管理的裝置也是要用到特別的感測元件，以便適時的節電或充電。

裝置與裝置經過通訊後，也可以說產生了另一種自動化的運作機制，不須要靠人的感官去判斷，就能從容的完成一件事。所以這一類的感測元件也是重要的一塊輔助領域，有些人類感官無法查覺或不方便，甚至有危險性的環境，都要靠這類感測元件的應用。

感測元件、訊號種類與辨認功能

不管是那一類的感測元件，直接或間接，最後都是要達到服務人類的目的，科技還是以人為本而有所發展應用，所以我們應該先了解人類感官有那些功能，再看看周遭有那些可配合的東西。雖然每個人的感官能力又有些差別，但不外有六種感測能力，這就是電子產品據以為標準與仿傚的發展方向(圖二)。

《圖二　六根、六塵、六識的原理與感測元件發展方向示意圖》

感官六根與感測元件的發展

人的感官有六種，分別是眼、耳、鼻、舌、身、意，又叫做六根、六處或六入。這六根可以說是人體裡的六種感測元件，並據此接收外界的各種信號，接著再產生認識判斷的作用，也就是說因為有六根的中介，才能對外界產生「能識」與「所識」的聯繫。對於人而言，六根都可以經由訓練而更敏銳，某些人還具有特別的天賦，總之不管先天或後天，六根的作用還是人人不同，且可能千差萬別。以一般狀況來看，人的眼、耳、鼻、舌或身根，很多動物都比人還強，如老鷹的眼、狗的鼻，但意根還是以人類最強。

因為有很多動物的感官比人強，難怪人們要發展機器裝置來感測更精細的事物，接著機器再跟機器比，科技人再跟科技人比，所以這是生存競爭後的結果。但這些感測元件的發展也是一步一步來，先從低階的能力開始應用，接著再超越人體感官的水準，例如影像感測功能，就從數十萬畫素發展到了千萬畫素。種類也是從影像感測元件（眼根）、聲音感測元件（耳根），再準備發展到香氣感測（鼻根）與味道感測（舌根）；現有的溫度感測器或壓力感測器等則屬於身根，這一類的種類繁多，也還有待進一步發展，至於意根則比較抽象，可能要配合軟體的應用來達到，如用OCR來對文字的辨識閱讀。

境界六塵與信號的種類

六根所相對的境界便是六塵，分別是色、聲、香、味、觸、法六種緣境，其中眼對色，耳對聲，鼻對香，舌對味，身對觸，意對法，這就是六根所識別的東西。所以六塵也可以說就是六種信號，實際上一個物體本身就存在這六種信號，只是我們必須用不同的器根去感受，例如一片樹葉會發出色相、音波、精香、苦甘、質地與規則等信號，所以從不同感測角度來觀察樹葉也會有不同的認識與感受。

雖然六塵是依人的感官來觀察，但前述元件與元件、裝置與外界、裝置與裝置三種狀況的感測通訊，也不離這六種信號類別，只是所要求的精細程度與範圍有所不同而已，也就是說，小到一個原子就有這六種信號，但我們都是以電能來控制驅動其背後所代表的、人們感官可接觸的、變成方法規則的類比信號或數位信號罷了，至於若要再把它們分成是Video、Audio或Data等信號形式，那也只是再反過來劃分一樣的意思。

分別六識與產生的辨認功能

我們知道六根是介於對象的所識與內心的能識中間的官能，所識為六塵，而能識就是背後生起的辨別認識能力，接著可能還會有進一步的處理與信號轉移。相對六根與六塵和合產生的能識作用就是六識，分別是眼識、耳識、鼻識、舌識、身識與意識，例如眼根接收色塵而認知看到了紅色的東西，那麼這個能分別紅色或其它顏色的功能就是眼識，眼識可能做直覺性的處理，如遇到強光而縮小瞳孔，也可能把信號再交給意根產生意識，意識又連結記憶信號而判斷為遇到紅燈了，必須停下來等綠燈亮起再走。

所以，六識是最基本直覺的辨識功能，相對於一般感測元件而言，也都有這樣的作用，例如濾光鏡會將接收到的色光分成三原色，並把辨識到的信號傳給後端的ADC與DSP來做進一步的處理，然後再將信號轉移給其它元件應用。有這樣一體的感測處理概念後，我們對感測元件的定義與發展方向就更清楚了。

感測的標準與層次

也就是說，感測元件本身就要有認識作用與傳遞信號的功能。但同一個事物的信號有多元，精密程度也都不相同，因此必須訂立相互之間依循的標準，否則信號沒有透過協定，就像雞同鴨講一樣，沒有辦法溝通。

感測功能的三合一內涵

一個感測元件能夠收發信號這是基本的作用，但對信號的認識分別，這也是一種邏輯的作用，至於對信號的暫存與傳遞現象，當然也可以說是一種記憶的作用。以一個電源開關為例，我們可以說它是感測元件，因為必須感應導體或非導體的信號，但是否接通電流的設計就是其邏輯性質了，又當處於開或關的狀況時，也是一種記憶依持的現象。

但在感測元件的設計實務上，也沒有必要太呆板固執，應該以主體性為收發信號功能的元件就是感測元件，而配合嵌入的處理器或記憶體就可以做出更複雜精密的感測元件。所以，我們對感測元件必須充分了解其三合一的內涵。

以人類感官的接受性為標準

訂定標準就是為了信號能夠相互溝通，但感測元件是類比工程的設計工夫，通常要靠一些直覺與經驗值的調整，不能只有邏輯的Yes/No、Or/And而已，也就是說所設計的感測元件本身就要有誤差容錯能力，這些誤差的底限應以人類感官的接受性為標準，設計誤差容錯能力，必須小心處理，否則差之毫釐失之千里，可能會造成難以彌補的後果。

建立或依循的標準則端賴所使用材質的精密度，因而材料的研發製作便成為第一要務；第二是要能夠控制維持所測試標準的穩定度，因為包括外界與本身材質的環境條件變化快又多，如何排除干擾、維持常態做出正確的感測功能並不容易；第三是信號的傳達與處理轉換要精確統一。總而言之，越精密的感測元件，誤差容錯能力就越難控制，而所謂標準畢竟都只是一種虛擬的假設，而我們卻處在「測不準定律」所規範的現實世界當中，要如何拿捏掌握得宜並不容易。

超能力感測的應用

前面說過人類的感官是可以訓練發展來產生更大的作用，實際上本身都具有無限的潛能存在，當開發到超越一般人的標準時，便是所謂的「超能力」或「特異功能」，而每個人或多或少也都想要擁有「千里眼」或「順風耳」的夢想吧。有些人在特定狀況下也有一些不可思議的感應，例如心電感應或預知未來等現象。無論如何，透過電子產品感測功能的輔助，或多或少也能增進一些能力，就好像有了Web Camera來做影像感測，那麼地球另一端的即時影像也能被測知；本來肉眼看不到的身體內部，透過超音波儀器也可以被測知。所以，相信將來感測元件可以做的應用還非常的寬廣。

結語

感測元件其實就是將事物之間做關係連結整合的橋樑，不管多麼神通廣大，也不管多麼高明精密，都還是為人所驅使的東西，我們不可被它炫目的外表所迷惑，在表相下所要傳達的訊息，則可能有更重要的意義與價值。