读懂传感器，只这一篇！

当今社会，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。今天带大家来了解传感器！

一、传感器定义

传感器是复杂的设备，经常被用来检测和响应电信号或光信号。传感器将物理参数（例如：温度、血压、湿度、速度等）转换成可以用电测量的信号。我们可以先来解释一下温度的例子，玻璃温度计中的水银使液体膨胀和收缩，从而将测量到的温度转换为可被校准玻璃管上的观察者读取的温度。

二、传感器选择标准

在选择传感器时，必须考虑某些特性，具体如下：

1. 准确性

2. 环境条件——通常对温度/湿度有限制

3. 范围——传感器的测量极限

4. 校准——对于大多数测量设备而言必不可少，因为读数会随时间变化

5.分辨率——传感器检测到的很小增量

6.重复性——在相同环境下重复测量变化的读数

三、传感器分类标准

传感器分为以下标准：

1. 主要输入数量（被测量者）

2. 转导原理（利用物理和化学作用）

3. 材料与技术

4. 应用程序 转导原理是有效方法所遵循的基本标准。通常，材料和技术标准由开发工程小组选择。

根据属性分类如下：

·温度传感器——热敏电阻、热电偶、RTD、IC等。

·压力传感器——光纤、真空、弹性液体压力计、LVDT、电子。

·流量传感器——电磁、压差、位置位移、热质量等。

·液位传感器——压差、超声波射频、雷达、热位移等。

·接近和位移传感器——LVDT、光电、电容、磁、超声波。

·生物传感器——共振镜、电化学、表面等离子体共振、光寻址电位测量。

·图像——电荷耦合器件、CMOS

·气体和化学传感器——半导体、红外、电导、电化学。

·加速度传感器——陀螺仪、加速度计。

·其他——湿度、湿度传感器、速度传感器、质量、倾斜传感器、力、粘度。

四、五种常用的传感器类型 一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：

温度传感器—— 该设备从源头收集有关温度的信息，并转换成其他设备或人可以理解的形式。温度传感器的较佳例证是玻璃水银温度计，会随着温度的变化而膨胀和收缩。外部温度是温度测量的来源，观察者观察汞的位置以测量温度。温度传感器有两种基本类型：

接触式传感器——这种类型的传感器需要与被感测对象或介质直接物理接触。它们可以在在很大的温度范围内监控固体、液体和气体的温度。

非接触式传感器——这种类型的传感器不需要与被检测的物体或介质发生任何物理接触。它们监控非反射性固体和液体，但由于天然透明性，因此对气体无用。这些传感器使用普朗克定律测量温度。该定律处理从热源辐射的热量以测量温度。

不同类型温度传感器的工作原理及实例

（i）热电偶——它们由两根电线（每根均为不同的均匀合金或金属）组成，通过在一端的连接形成测量接头，该测量接头对被测元件开放。电线的另一端端接到测量设备，在此形成参考结。由于两个结点的温度不同，电流流过电路，测量得到的毫伏来确定结点的温度。热电偶示意图如下。

（ii）电阻温度检测器（RTD）——这是一种热电阻，其制造目的是随着温度的变化改变电阻，它们比任何其他温度检测设备都贵。电阻式温度探测器示意图如下。

（iii）热敏电阻——它们是另一种电阻，电阻的大变化与温度的小变化成正比。

（二）、红外传感器

该设备发射或检测红外辐射以感知环境中的特定相位。一般来说，热辐射是由红外光谱中的所有物体发出的，红外传感器检测到这种人眼看不见的辐射。

当红外接收器受到红外光照射时，导线上会产生电压差。由于产生的电压很小，很难被检测到，因此使用运算放大器（运放）来准确地检测低电压。

测量物体与接收传感器的距离：红外传感器组件的电特性可用于测量物体的距离，当红外接收器受到光照时，导线上会产生电位差。

（三）、接近传感器 接近传感器检测几乎没有任何接触点的物体的存在。由于传感器与被测物体之间没有接触，且缺少机械零件，因此这些传感器的使用寿命长，可靠性高。不同类型的接近传感器有感应式接近传感器、电容式接近传感器、超声波接近传感器、光电传感器、霍尔效应传感器等。

工作原理 ：

接近传感器发射电磁或静电场或电磁辐射束（如红外线），并等待返回信号或场中的变化，被感测的物体称为接近传感器的目标。 感应式接近传感器-它们有一个振荡器作为输入，通过接近导电介质来改变损耗电阻。这些传感器是较佳的金属目标。

电容式接近传感器-它们转换检测电极和接地电极两侧的静电电容变化。这是通过以振荡频率的变化接近附近的物体而发生的。为了检测附近的目标，将振荡频率转换为直流电压，并与预定阈值进行比较。这些传感器是塑料目标的重要选择。