當今社會(huì )，傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個(gè)現代化項目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。今天帶大家來(lái)全面了解傳感器！

　　一、傳感器定義

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

　　二、傳感器選擇標準

　　在選擇傳感器時(shí)，必須考慮某些特性，具體如下：

　　1.準確性

　　2.環(huán)境條件——通常對溫度/濕度有限制

　　3.范圍——傳感器的測量極限

　　4.校準——對于大多數測量設備而言，因為讀數會(huì )隨時(shí)間變化

　　5.分辨率——傳感器檢測到的最小增量

　　6.費用

　　7.重復性——在相同環(huán)境下重復測量變化的讀數

三、傳感器分類(lèi)標準

　　傳感器分為以下標準：

　　1.主要輸入數量（被測量者）

　　2.轉導原理（利用物理和化學(xué)作用）

　　3.材料與技術(shù)

　　4.財產(chǎn)

　　5.應用程序

　　轉導原理是有效方法所遵循的基本標準。通常，材料和技術(shù)標準由開(kāi)發(fā)工程小組選擇。

根據屬性分類(lèi)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、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、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、光尋址電位測量。

　　·圖像——電荷耦合器件、CMOS

　　·氣體和化學(xué)傳感器——半導體、紅外、電導、電化學(xué)。

　　·加速度傳感器——陀螺儀、加速度計。

　　·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。

　　來(lái)自生物傳感器組的表面等離子體共振和光可尋址電位是基于光學(xué)技術(shù)的新型傳感器。與電荷耦合器件相比，CMOS圖像傳感器的分辨率較低，CMOS具有體積小、價(jià)格便宜、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，因此可以更好地替代電荷耦合器件。加速度計由于在未來(lái)的應用中（如飛機、汽車(chē)等）以及在視頻游戲、玩具等領(lǐng)域中的重要作用而被獨立分組。磁強計是測量磁通強度B（以特斯拉或As/m2為單位）的傳感器。

根據傳感器的電源或能量供應要求進(jìn)行分類(lèi)：

　　·有源傳感器–需要電源的傳感器稱(chēng)為有源傳感器。示例：激光雷達（光探測和測距）、光電導單元。

　　·無(wú)源傳感器–不需要電源的傳感器稱(chēng)為無(wú)源傳感器。例如：輻射計、膠片攝影。

根據應用分類(lèi)如下：

　　·工業(yè)過(guò)程控制、測量和自動(dòng)化

　　·非工業(yè)用途-飛機、醫療產(chǎn)品、汽車(chē)、消費電子產(chǎn)品、其他類(lèi)型的傳感器。

　　根據當前和未來(lái)的應用前景中，傳感器可分為以下幾類(lèi)：

　　·加速計——它們基于微電子機械傳感器技術(shù)。它們用于病人監測，包括配速器和車(chē)輛動(dòng)態(tài)系統。

　　·生物傳感器——它們基于電化學(xué)技術(shù)。它們用于食品測試、醫療設備、水測試和生物戰劑檢測。

　　·圖像傳感器——它們基于CMOS技術(shù)。它們被用于消費電子、生物測定、交通和安全監視以及個(gè)人電腦成像。

　　·運動(dòng)探測器——基于紅外線(xiàn)、超聲波和微波/雷達技術(shù)。它們被用于電子游戲和模擬，光激活和安全檢測。

四、五種常用的傳感器類(lèi)型

　　一些常用的傳感器及其原理和應用說(shuō)明如下：

（一）、溫度傳感器

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

　　·接觸式傳感器——這種類(lèi)型的傳感器需要與被感測對象或介質(zhì)直接物理接觸。它們可以在在很大的溫度范圍內監控固體、液體和氣體的溫度。

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

　　不同類(lèi)型溫度傳感器的工作原理及實(shí)例

　?。╥）熱電偶——它們由兩根電線(xiàn)（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量接頭，該測量接頭對被測元件開(kāi)放。電線(xiàn)的另一端端接到測量設備，在此形成參考結。由于兩個(gè)結點(diǎn)的溫度不同，電流流過(guò)電路，測量得到的毫伏來(lái)確定結點(diǎn)的溫度。熱電偶示意圖如下。

　?。╥i）電阻溫度檢測器（RTD）——這是一種熱電阻，其制造目的是隨著(zhù)溫度的變化改變電阻，它們比任何其他溫度檢測設備都貴。電阻式溫度探測器示意圖如下。

　?。╥ii）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

　　該設備發(fā)射或檢測紅外輻射以感知環(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，紅外傳感器檢測到這種人眼看不見(jiàn)的輻射。

優(yōu)勢

　　·易于連接

　　·市場(chǎng)上現貨供應

缺點(diǎn)

　　·受到周?chē)胍舾蓴_，如輻射、環(huán)境光等。

工作原理

　　其基本思想是利用紅外發(fā)光二極管向物體發(fā)射紅外光。同一類(lèi)型的另一個(gè)紅外二極管將用于探測物體反射波。紅外Led傳感器工作原理簡(jiǎn)圖如下所示。

　　當紅外接收器受到紅外光照射時(shí)，導線(xiàn)上會(huì )產(chǎn)生電壓差。由于產(chǎn)生的電壓很小，很難被檢測到，因此使用運算放大器（運放）來(lái)準確地檢測低電壓。

　　測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量物體的距離，當紅外接收器受到光照時(shí)，導線(xiàn)上會(huì )產(chǎn)生電位差。

應用

　　·熱成像-根據黑體輻射定律，可以使用熱成像來(lái)觀(guān)察有或沒(méi)有可見(jiàn)光的環(huán)境。

　　·加熱-紅外線(xiàn)可用于烹飪和加熱食物，它們能把飛機機翼上的冰帶走。它們廣泛應用于印刷印染、塑料成型、塑料焊接等工業(yè)領(lǐng)域。

　　·光譜學(xué)-這項技術(shù)通過(guò)分析組成鍵來(lái)識別分子，這項技術(shù)利用光輻射來(lái)研究有機化合物。

　　·氣象-當氣象衛星配備有掃描輻射計時(shí)，可以計算云層高度、陸地和地表溫度。

　　·光生物調節-用于癌癥患者的化療，這是用來(lái)治療抗皰疹病毒。

　　·氣候學(xué)-監測大氣和地球之間的能量交換。

　　·通信——紅外線(xiàn)激光為光纖通信提供光。這些輻射也用于手機和計算機外圍設備之間的短程通信。

（三）、紫外線(xiàn)傳感器

　　這些傳感器測量入射紫外線(xiàn)的強度或功率。這種電磁輻射的波長(cháng)比x射線(xiàn)長(cháng)，但仍比可見(jiàn)光短。一種被稱(chēng)為聚晶金剛石的活性材料正被用于可靠的紫外傳感，紫外線(xiàn)傳感器可以發(fā)現環(huán)境暴露在紫外線(xiàn)輻射下的情況。

選擇紫外線(xiàn)傳感器的標準

　　·紫外傳感器可以檢測到的波長(cháng)范圍（納米）

　　·工作溫度

　　·準確度

　　·重量

　　·功率范圍