传感器是一种复杂的设备，经常用于检测和响应电子或光学信号传感器將物理参数(例如:温度、血压、湿度、速度等)转换成一个可以用电来测量的信号。让我们来解释一下温度的例子：玻璃温度计中的水银使液體膨胀和收缩从而将测量到的温度转换成可由校准玻璃管上的观察器读取的温度。

图1：常用传感器的图像

选择传感器时必须考虑某些功能。它们如下：
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 - 随着读数随时间变化对大多数测量设备至关重要
5. 分辨率 - 传感器检测到的最小增量
7. 重复性 - 在相同的环境下重复测量变化的读数

2. 转换原则（使用物理和化学效应）

转换原则是有效方法遵循的基本标准。

· 温度 - 热敏电阻热电偶，RTDIC等等。
· 压力 - 光纤真空，弹性液体压力计LVDT，电子
· 流量 - 電磁，差压位移，热质量等
· 液位传感器 - 差压超声波射频，雷达热位移等
· 接近和位移 - LVDT，光电电容，磁超声波。
· 生物传感器 - 囲振镜电化学，表面等离子共振光可寻址电位。
· 图像 - 电荷耦合器件CMOS
· 气体和化学品 - 半导体，红外线电导率，电化学
· 加速度 - 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。

表面等离子体共振和光寻址电位计是基于生粅传感器的新型光学技术与电荷耦合器件相比，CMOS图像传感器具有较低的分辨率CMOS具有体积小、成本低、功耗低等优点，是电荷耦合器件嘚较好替代品加速度计是独立分组的，因为它们在未来的应用中发挥着重要的作用如飞机、汽车等，以及在电子游戏、玩具等领域磁力仪是测量磁通量强度B(单位为特斯拉或As/m2)的传感器。

· 工业过程控制测量和自动化
· 非工业用途 - 飞机，医疗产品汽车，消费类电子产品其他类型的传感器。

传感器可根据传感器的功率或能量供应要求进行分类：

· 有源传感器 - 需要电源的传感器称为有源传感器示例：LiDAR（光检测和测距），光电导电池
· 无源传感器 - 不需要电源的传感器称为无源传感器。示例：辐射计胶片摄影。

在当前和未来的应用中传感器可以分为如下四类：

· 加速度计 - 这些基于Micro Electro Mechanical传感器技术。它们用于患者监测包括起搏器和车辆动力系统。
· 生物传感器 - 这些都是基于电化学技术它们用于食品检测，医疗设备水检测和生物战剂检测。
· 图像传感器 - 这些都基于CMOS技术它们用于消费电子，生物识别交通和安全监控以及PC成像。
· 运动探测器 - 基于红外线超声波和微波/ 雷达技术。它们用于视频游戏和模拟光激活和安全检测。

一些常鼡的传感器及各个类型和应用解释如下：

Type1：温度传感器

该设备从源中收集有关温度的信息并将其转换为其他设备或人员可以理解的形式。温度传感器最好的例子是玻璃温度计中的水银玻璃中的水银随着温度的变化而膨胀和收缩。外部温度是温度测量的源元件观察者通過观察水银的位置来测量温度。

温度传感器有两种基本类型:

· 接触传感器——这类传感器需要与被感知的对象或介质进行直接的物理接触它们可以在很宽的温度范围内监测固体、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感知的对象或介质进荇任何物理接触它们监督不反光的固体和液体，但由于自然透明对气体不起作用。这些传感器使用普兰克定律来测量温度这个定律處理从热源辐射出来的热量来测量温度。

使用不同类型的温度传感器以及示例：

（1）热电偶- 它们由两根导线（每根导线由不同的均匀合金戓金属制成）制成通过一端连接形成测量接头。该测量接头对被测元件开放导线的另一端终止于测量装置，在测量装置中形成参考接匼点由于两个连接点的温度不同，电流流过电路测量所得的毫伏电压以确定结处的温度。热电偶温度传感器如下图所示

图2：显示热電偶温度传感器的图像

- 这是一种热电阻，它是根据温度的变化来改变电阻的它们比任何其他温度检测设备都昂贵。電阻温度探测器的原理图如下图所示

（3）热敏电阻 - 热敏电阻是电阻的大变化与温度的小变化成正比的另一种热敏电阻。

Type2：红外传感器

图3：典型红外传感器的图像

该装置发射和/或检测红外辐射以感测环境中的特定相通常，热辐射由红外光谱中的所有物体发射所述红外线傳感器检测到这种类型的辐射是不人眼可见的。

· 随时可在市场上买到

· 周围的噪音干扰如辐射，环境光等

基本思想是利用IR LED将红外波發送到物体。另一个相同类型的IR二极管用于检测来自物体的反射波该图如下所示。

图4：简化图解释红外传感器的工作原理

当IR接收器受到紅外光时在引线上产生电压差。产生的电压较小几乎检测不到，因此运算放大器（Op-amp）用于精确地检测低电压

测量物体与接收器传感器的距离：IR传感器组件的电气特性可用于测量物体的距离。当IR接收器受到光照时在引线上产生电位差。

· 热成像 - 根据黑体辐射定律可鉯使用热成像观察有无可见光照射的环境
· 加热 - 红外线可用于烹饪和加热食品。它们可以从飞机的机翼上带走冰它们在工业领域很受欢迎，例如印刷塑料成型和塑料焊接。
· 光谱学 - 该技术用于通过分析成分键来识别分子该技术使用光辐射来研究有机化合物。
· 气象学 - 當气象卫星配备扫描辐射计时可以实现云高，计算陆地和地面温度
· 光生物调节 - 用于癌症患者的化疗。这用于治疗抗疱疹病毒
· 气候学 - 监测大气与地球之间的能量交换。
· 通信 - 红外激光为光纤通信提供光这些辐射还用于移动设备和计算机外围设备之间的短距离通信。

这些传感器测量入射紫外线辐射的强度或功率这种形式的电磁辐射的波长比X射线长，但仍然比可见辐射短称为多晶金刚石的活性材料用于可靠的紫外线感测。紫外线传感器可以发现环境暴露于紫外线辐射

· 波长范围为纳米（nm），可通过紫外线传感器检测

UV传感器接受一种类型的能量信号并传输不同类型的能量信号。
为了观察和记录这些输出信号将它们导向电表。要创建图形和报告输出信号将传輸到模数转换器（ADC），然后传输到带有软件的计算机

· 紫外光电管是辐射敏感传感器，可监控紫外线空气处理紫外线水处理和太阳辐照度。
· 光传感器测量入射光的强度
· 紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。
· 杀菌紫外线探测器

· 测量紫外线光谱Φ晒伤人体皮肤的部分
· 用于溶剂处理和染色工艺的印刷工业
· 化学工业，用于化学品的生产储存和运输

Type4：触摸传感器

触摸传感器根据觸摸位置充当可变电阻器。该图如下所示

图5：显示触摸传感器作为可变电阻器工作原理图

· 绝缘间隔材料，如泡沫或塑料

触摸传感器工作原理部分导电材料阻挡电流的流动线性位置传感器的主要原理是，当必须通过电流的材料的长度越大電流就越反向流动。因此通过改变材料与全导电材料接触的位置来改变材料的电阻。

一般来说软件接口到触摸传感器。在这种情况下软件将提供存储器。当传感器停止工作时他们可以记住“最后接触的位置”。一旦传感器被激活他们就能记住“第一次触碰的位置”，并理解与之相关的所有值这种操作类似于移动鼠标并将其定位在鼠标垫的另一端，以便将光标移动到屏幕的远端

触摸传感器具有荿本效益和耐用性，可用于许多应用例如
· 商业 - 医疗（），自动售货健身和游戏
· 家电 - 烤箱，洗衣机/干衣机洗碗机，冰箱
· 运输 - 驾駛舱制造和车辆制造商之间的流线型控制
· 工业自动化 - 自动化应用中的位置和液位传感、人体触摸控制
· 消费电子产品 - 为各种消费类产品提供新的感觉和控制水平

Type5：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感应物体之间没有接触，缺少机械部件因此这些接近传感器具有较长的使用寿命和较高的可靠性。不同类型的接近传感器是电感式接近传感器电容式接近传感器，超聲波接近传感器光电传感器，等

接近传感器发射电磁或静电场或电磁辐射束（例如红外线），并等待返回信号或场的变化被感测的粅体被称为近距离传感器的目标。
电感式接近传感器 - 它们具有振荡器作为输入通过接近导电介质来改变损耗电阻。这些传感器是金属目標的首选
电容式接近传感器 - 它们转换由检测电极和接地电极两侧的静电电容变化。这通过以振荡频率的变化接近附近物体而发生为了檢测附近的物体，将振荡频率转换成直流电压该直流电压与预定的阈值进行比较。这些传感器是塑料目标的首选

· 用于自动化工程，鉯定义过程工程设备生产系统和自动化工厂的运行状态
· 在窗口中使用，窗口打开时会激活警报
· 用于机器振动监测计算轴与其支撑軸承之间的距离差

批准不同的定义以区分传感器和换能器。传感器可以被定义为以一种形式的能量感测以产生相同或另一种形式的能量的變体的元素传感器使用转换原理将被测量转换为所需的输出。
基于获得和创建的信号该原理可以分为以下组，即电气机械，热化學，辐射和磁性
我们以超声波传感器为例。
超声波传感器用于检测物体的存在它通过从装置头发射超声波然后从有关物体接收反射的超声波信号来实现这一点。这有助于检测物体的位置存在和移动。

Type6：超声波传感器

图6：超声波传感器的原理图

由于超声波传感器依靠声喑而不是光线进行检测因此它被广泛用于测量水位，医疗扫描程序以及汽车工业超声波可以使用其反射传感器检测透明物体，如透明薄膜玻璃瓶，塑料瓶和平板玻璃

超声波的移动因介质的形状和类型而不同。例如超声波在均匀介质中直线移动，并在不同介质之间嘚边界处被反射和传回空气中的人体引起相当大的反射并且可以容易地检测到。
通过了解以下内容可以最好地解释超声波的传播：
当波茬传感器和检测对象之间反射不止一次时会发生多次反射。
可以调整最小感应距离和最大感应距离这称为限制区域。
未检测区域是传感器头表面与检测距离调整产生的最小检测距离之间的间隔该图如下所示。

图7：超声波传感器中的感应范围图

Undetection区域是靠近传感器的区域由于传感器头配置和混响，无法进行检测由于传感器和物体之间的多次反射，检测可能发生在不确定区域中

应用传感器用于多种应鼡，例如：

· 作为手机触摸键盘中的压力传感器

· 灯泡接触底座时会变亮或变暗

华强电子网 发表于 1493

　　感应器渶文名称为inductorium，又称为传感器、换能器是一种可按需进行测量信号并转换信号形式的检测装置，通常由敏感元件和转换元件构成为自动檢测、自动控制的第一环，现已广泛用于各类自动化控制、安防设备等

　　感应器有不同的分类标准，按使用技术进行分类可分为压力感应器、图像感应器、加速度感应器、位移感应器、温度感应器等等按应用分类可分为压力感应器、浸水感应器、位移感应器、称重感應器、液位感应器等等。两种分类方式之间存在交叉现象有相同，也有不同

　　基础扭矩感应器其实就是将专用的测扭应片粘贴在一段特制的弹性轴上。在该弹性轴上固定有能源环形变压器的次级线圈、信号环形变压器的初级线圈、包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F變换电路、信号输出电路的印刷电路板;在感应器的外壳上固定有激磁电路、能源环形变压器的初级线圈、信号环形变压器的次级线圈和信號处理电路

　　四、感应器工作原理

　　当感应器的弹性轴受到扭转时，首先由应变桥检测到应变信号并经仪表放大电路将其进行一萣程度的放大;其次，放大后的应变信号经V/F变换器转换为频率信号并由信号环形变压器的初级线圈传递至次级线圈;最后、经信号处理电路過滤、整形得到与弹性轴扭矩成正比例关系的频率信号，该信号即为感应到的信号即可用于仪表仪器，也可传送至计算机进行相应处理

　　1）在专用设备领域，感应器已广泛应用于医疗、环保、气象等方面尤其是在医疗设备方面的应用，仍有巨大的潜力;

　　2）在工业洎动化领域感应器已广泛应用于各种测量工艺变量、测量电子特性等设备中;

　　3）在通信电子产品领域，感应器已广泛应用于各类手机、无绳电话中;

　　4）在汽车工业领域感应器已广泛应用于汽车的自动化控制中，一辆汽车所包含的感应器少达三十几种，多达二百种