0 概述 　　人體為從外界獲取信息，必須借助于感覺器官，但是單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現象和規律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。 　　當今世界已進入信息時代，在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段。 　　在現代工業生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，并使產品達到最好的質量。因此可以說，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。 　　在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位。現代科學技術的發展，進入了許多新領域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀察長達數十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應。此外，還出現了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現，往往會導致該領域內的突破。一些傳感器的發展，往往是一些邊緣學科開發的先驅。 　　傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。 　　由此可見，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發展。相信不久的將來，傳感器技術將會出現一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。

1 傳感器的定義與組成 　　我國國家標準（GB7665－87）中說，傳感器（Transducer/Sensor）的定義是："能夠感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置"。我們的定義是：傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于應用的某種物理量的測量裝置。 　　這一定義包含了以下幾方面的意思：①傳感器是測量裝置，能完成檢測任務；②它的輸出量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量等；③它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉換、處理、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量；④輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確程度。 　　關于傳感器，我國曾出現過多種名稱，如發送器、傳送器、變送器等，它們的內涵相同或相似，所以近來已逐漸趨向統一，大都使用傳感器這一名稱了。從字面上可以作如下解釋：傳感器的功用是一感二傳，即感受被測信息，并傳送出去。關于傳感器，我國曾出現過多種名稱，如發送器、傳送器、變送器等，它們的內涵相同或相似，所以近來已逐漸趨向統一，大都使用傳感器這一名稱了。從字面上可以作如下解釋：傳感器的功用是一感二傳，即感受被測信息，并傳送出去。 　　傳感器一般由敏感元件、轉換元件、基本轉換電路三部分組成，組成框圖見圖1。

圖1傳感器組成 敏感元件：它是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件。圖2是一種氣體壓力傳感器的示意圖。膜盒2的下半部與殼體1固接，上半部通過連桿與磁芯4相連，磁芯4置于兩個電感線圈3中，后者接入轉換電路5。這里的膜盒就是敏感元件，其外部與大氣壓力 相通，內部感受被測壓力 當 變化時，引起膜盒上半部移動，即輸出相應的位移量。

圖2是一種氣體壓力傳感器的示意圖 　　轉換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入摶換成電路參量。 　　在圖2中，轉換元件是可變電感線圈3，它把輸入的位移量轉換成電感的變化。 　　基本轉換電路：上述電路參數接入基本轉換電路（簡稱轉換電路），便可轉換成電量輸出。傳感器只完成被測參數至電量的基本轉換，然后輸入到測控電路，進行放大、運算、處理等進一步轉換，以獲得被測值或進行過程控制。 　　實際上，有些傳感器很簡單，有些則較復雜，大多數是開環系統，也有些是帶反饋的閉環系統。最簡單的傳感器由一個敏感元件（兼轉換元件）組成，它感受被測量時直接輸出電量，如熱電偶就是這樣。如圖3所示，

圖3熱電偶 兩種不同的金屬材料,一端聯接在一起，放在被測溫度 中，另一端為參考，溫度為 , 則在回路中將產生一個與溫度 、 有關的電動勢，從而進行溫度測量。有些傳感器由敏感元件和轉換元件組成度，如圖4所示的壓電式加速度傳感器，其中質量塊 是敏感元件，壓電片（塊）是轉換元件。因轉換元件的輸出已是電量，無需轉換電路。

圖4壓電式加速度傳感器 　　有些傳感器，轉換元件不只一個，要經過若干次轉換。 　　敏感元件與轉換元件在結構上常是裝在一起的，而轉換電路為了減小外界的影響也希望和它們裝有一起，不過由于空間的限制或者其它原因，轉換電路常裝入電箱中。盡管如此，因為不少傳感器要在通過轉換電路后才能輸出電量信號，從而決定了轉換電路是傳感器的組成環節之一。 2 傳感器的分類 　　傳感器是知識密集、技術密集的行業，它與許多學科有關，它的種類十分繁多。為了很好地掌握它、應用它，需要有一個科學的分類方法。 　　下面將目前廣泛采用的分類方法作一簡單介紹。 　　首先，按傳感器的工作機理，可分為物理型、化學型、生物型等。 　　其次，按構成原理，可分為結構型與物性型兩大類。 　　在物理型傳感器中，作為傳感器工作物理基礎的基本定律有場的定律、物質定律、守恒定律和統計定律等。 　　結構型傳感器是利用物理學中場的定律構成的，包括動力場的運動定律，電磁場的電磁定律等。物理學中的定律一般是以方程式給出的。對于傳感器來說，這些方程式也就是許多傳感器在工作時的數學模型。這類傳感器的特點是傳感器的工作原理是以傳感器中元件相對位置變化引起場的變化為基礎，而不是以材料特性變化為基礎。 　　物性型傳感器是利用物質定律構成的，如虎克定律、歐姆定律等。物質定律是表示物質某種客觀性質的法則。這種法則，大多數是以物質本身的常數形式給出。這些常數的大小，決定了傳感器的主要性能。因此，物性型傳感器的性能隨材料的不同而異。例如，光電管就是物性型傳感器，它利用了物質法則中的外光電效應。顯然，其特性與涂覆在電極上的材料有著密切的關系。又如，所有半導體傳感器，以及所有利用各種環境變化而引起的金屬、半導體、陶瓷、合金等性能變化的傳感器，都屬于物性型傳感器。 　　此外，也有基于守恒定律和統計定律的傳感器，但為數較少。 　　第三，根據傳感器的能量轉換情況，可分為能量控制型傳感器和能量轉換型傳感器。能量控制型傳感器，在信息變化過程中，其能量需要外電源供給。如電阻、電感、電容等電路參量傳感器都屬于一類傳感器。基于應變電阻效應、磁阻效應、熱阻效應、光電效應、霍爾效應等的傳感器也屬于此類傳感器。能量轉換型傳感器，主要由能量變換元件構成，它不需要外電源。如基于壓電效應、熱電效應、光電動勢效應等的傳感器都屬于此類傳感器。 　　第四，按照物理原理分類，可分為 1.電參量式傳感器。包括電阻式、電感式、電容式等三個基本型式。 2.磁電式傳感器。包括磁電感應式、霍爾式、磁柵式等。 3.壓電式傳感器。 4.光電式傳感器。包括一般光電式、光柵式、激光式、光電碼盤式、光導纖維式、紅外式、攝象式等。 5.氣電式傳感器。 6.熱電式傳感器。 7.波式傳感器。包括超聲波式、微波式等。 8.射線式傳感器。 9.半導體式傳感器。 10.其它原理的傳感器等。 有些傳感器的工作原理具有兩種以上原理的復合形式，如不少半導體式傳感器，也可看成電參量式傳感器。 　　第五，可以按照傳感器的用途來分類，例如位移傳感器、壓力傳感器、振動傳感器、溫度傳感器等等。 　　另外，根據傳感器輸出是模擬信號還是數字信號，可分為模擬傳感器和數字傳感器；根據轉換過程可逆與否，可分為雙向傳感器和單向傳感器等。 　　各種傳感器，由于原理、結構不同，使用環境、條件、目的不同，其技術指標也不可能相同。但是有些一般要求，卻基本上是共同的，這就是：①可靠性；②靜態精度；③動態性能；④量程；⑤抗干擾能力；⑥通用性；⑦輪廓尺寸；⑧成本；⑨能耗；⑩對被測對象的影響等。 　　可靠性、靜態精度、動態性能、量程的要求是不言而喻的。傳感器是通過檢測功能來達到各種技術目的的，很多傳感器要在動態條件下工作，精度不夠、動態性能不好或出現故障，整個工作就無法進行。在某些系統中或設備上往往裝上許多傳感器，若有一個傳感器失靈，會影響全局。所以傳