當(dāng)今社會(huì)，傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。今天帶大家來(lái)了解傳感器！

一、傳感器定義

傳感器是復(fù)雜的設(shè)備，經(jīng)常被用來(lái)檢測(cè)和響應(yīng)電信號(hào)或光信號(hào)。傳感器將物理參數(shù)（例如：溫度、血壓、濕度、速度等）轉(zhuǎn)換成可以用電測(cè)量的信號(hào)。我們可以先來(lái)解釋一下溫度的例子，玻璃溫度計(jì)中的水銀使液體膨脹和收縮，從而將測(cè)量到的溫度轉(zhuǎn)換為可被校準(zhǔn)玻璃管上的觀察者讀取的溫度。

二、傳感器選擇標(biāo)準(zhǔn)

在選擇傳感器時(shí)，必須考慮某些特性，具體如下：

1. 準(zhǔn)確性

2. 環(huán)境條件——通常對(duì)溫度/濕度有限制

3. 范圍——傳感器的測(cè)量極限

4. 校準(zhǔn)——對(duì)于大多數(shù)測(cè)量設(shè)備而言必不可少，因?yàn)樽x數(shù)會(huì)隨時(shí)間變化

5.分辨率——傳感器檢測(cè)到的很小增量

6.重復(fù)性——在相同環(huán)境下重復(fù)測(cè)量變化的讀數(shù)

三、傳感器分類標(biāo)準(zhǔn)

傳感器分為以下標(biāo)準(zhǔn)：

1. 主要輸入數(shù)量（被測(cè)量者）

2. 轉(zhuǎn)導(dǎo)原理（利用物理和化學(xué)作用）

3. 材料與技術(shù)

4. 應(yīng)用程序 轉(zhuǎn)導(dǎo)原理是有效方法所遵循的基本標(biāo)準(zhǔn)。通常，材料和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由開發(fā)工程小組選擇。

根據(jù)屬性分類如下：

·溫度傳感器——熱敏電阻、熱電偶、RTD、IC等。

·壓力傳感器——光纖、真空、彈性液體壓力計(jì)、LVDT、電子。

·流量傳感器——電磁、壓差、位置位移、熱質(zhì)量等。

·液位傳感器——壓差、超聲波射頻、雷達(dá)、熱位移等。

·接近和位移傳感器——LVDT、光電、電容、磁、超聲波。

·生物傳感器——共振鏡、電化學(xué)、表面等離子體共振、光尋址電位測(cè)量。

·圖像——電荷耦合器件、CMOS

·氣體和化學(xué)傳感器——半導(dǎo)體、紅外、電導(dǎo)、電化學(xué)。

·加速度傳感器——陀螺儀、加速度計(jì)。

·其他——濕度、濕度傳感器、速度傳感器、質(zhì)量、傾斜傳感器、力、粘度。

四、五種常用的傳感器類型 一些常用的傳感器及其原理和應(yīng)用說(shuō)明如下：

溫度傳感器—— 該設(shè)備從源頭收集有關(guān)溫度的信息，并轉(zhuǎn)換成其他設(shè)備或人可以理解的形式。溫度傳感器的較佳例證是玻璃水銀溫度計(jì)，會(huì)隨著溫度的變化而膨脹和收縮。外部溫度是溫度測(cè)量的來(lái)源，觀察者觀察汞的位置以測(cè)量溫度。溫度傳感器有兩種基本類型：

接觸式傳感器——這種類型的傳感器需要與被感測(cè)對(duì)象或介質(zhì)直接物理接觸。它們可以在在很大的溫度范圍內(nèi)監(jiān)控固體、液體和氣體的溫度。

非接觸式傳感器——這種類型的傳感器不需要與被檢測(cè)的物體或介質(zhì)發(fā)生任何物理接觸。它們監(jiān)控非反射性固體和液體，但由于天然透明性，因此對(duì)氣體無(wú)用。這些傳感器使用普朗克定律測(cè)量溫度。該定律處理從熱源輻射的熱量以測(cè)量溫度。

不同類型溫度傳感器的工作原理及實(shí)例

（i）熱電偶——它們由兩根電線（每根均為不同的均勻合金或金屬）組成，通過(guò)在一端的連接形成測(cè)量接頭，該測(cè)量接頭對(duì)被測(cè)元件開放。電線的另一端端接到測(cè)量設(shè)備，在此形成參考結(jié)。由于兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，電流流過(guò)電路，測(cè)量得到的毫伏來(lái)確定結(jié)點(diǎn)的溫度。熱電偶示意圖如下。

（ii）電阻溫度檢測(cè)器（RTD）——這是一種熱電阻，其制造目的是隨著溫度的變化改變電阻，它們比任何其他溫度檢測(cè)設(shè)備都貴。電阻式溫度探測(cè)器示意圖如下。

（iii）熱敏電阻——它們是另一種電阻，電阻的大變化與溫度的小變化成正比。

（二）、紅外傳感器

該設(shè)備發(fā)射或檢測(cè)紅外輻射以感知環(huán)境中的特定相位。一般來(lái)說(shuō)，熱輻射是由紅外光譜中的所有物體發(fā)出的，紅外傳感器檢測(cè)到這種人眼看不見的輻射。

當(dāng)紅外接收器受到紅外光照射時(shí)，導(dǎo)線上會(huì)產(chǎn)生電壓差。由于產(chǎn)生的電壓很小，很難被檢測(cè)到，因此使用運(yùn)算放大器（運(yùn)放）來(lái)準(zhǔn)確地檢測(cè)低電壓。

測(cè)量物體與接收傳感器的距離：紅外傳感器組件的電特性可用于測(cè)量物體的距離，當(dāng)紅外接收器受到光照時(shí)，導(dǎo)線上會(huì)產(chǎn)生電位差。

（三）、接近傳感器 接近傳感器檢測(cè)幾乎沒有任何接觸點(diǎn)的物體的存在。由于傳感器與被測(cè)物體之間沒有接觸，且缺少機(jī)械零件，因此這些傳感器的使用壽命長(zhǎng)，可靠性高。不同類型的接近傳感器有感應(yīng)式接近傳感器、電容式接近傳感器、超聲波接近傳感器、光電傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器等。

工作原理 ：

接近傳感器發(fā)射電磁或靜電場(chǎng)或電磁輻射束（如紅外線），并等待返回信號(hào)或場(chǎng)中的變化，被感測(cè)的物體稱為接近傳感器的目標(biāo)。 感應(yīng)式接近傳感器-它們有一個(gè)振蕩器作為輸入，通過(guò)接近導(dǎo)電介質(zhì)來(lái)改變損耗電阻。這些傳感器是較佳的金屬目標(biāo)。

電容式接近傳感器-它們轉(zhuǎn)換檢測(cè)電極和接地電極兩側(cè)的靜電電容變化。這是通過(guò)以振蕩頻率的變化接近附近的物體而發(fā)生的。為了檢測(cè)附近的目標(biāo)，將振蕩頻率轉(zhuǎn)換為直流電壓，并與預(yù)定閾值進(jìn)行比較。這些傳感器是塑料目標(biāo)的重要選擇。