當今社會，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?？梢院敛豢鋸埖卣f，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。今天帶大家來全面了解傳感器！
一、傳感器定義
傳感器是復雜的設備，經常被用來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察者讀取的溫度。
二、傳感器選擇標準
在選擇傳感器時，必須考慮某些特性，具體如下：
1.準確性
2.環境條件——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，因為讀數會隨時間變化
5.分辨率——傳感器檢測到的最小增量
6.費用
7.重復性——在相同環境下重復測量變化的讀數
三、傳感器分類標準
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（利用物理和化學作用）
3.材料與技術
4.財產
5.應用程序
轉導原理是有效方法所遵循的基本標準。通常，材料和技術標準由開發工程小組選擇。
根據屬性分類如下：
·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、LVDT、電子。
·流量傳感器——電磁、壓差、位置位移、熱質量等。
·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、表面等離子體共振、光尋址電位測量。
·圖像——電荷耦合器件、CMOS
·氣體和化學傳感器——半導體、紅外、電導、電化學。
·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、質量、傾斜傳感器、力、粘度。
來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技術的新型傳感器。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、價格便宜、功耗低的優點，因此可以更好地替代電荷耦合器件。加速度計由于在未來的應用中（如飛機、汽車等）以及在視頻游戲、玩具等領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行分類：
·有源傳感器–需要電源的傳感器稱為有源傳感器。示例：激光雷達（光探測和測距）、光電導單元。
·無源傳感器–不需要電源的傳感器稱為無源傳感器。例如：輻射計、膠片攝影。
根據應用分類如下：
·工業過程控制、測量和自動化
·非工業用途-飛機、醫療產品、汽車、消費電子產品、其他類型的傳感器。
根據當前和未來的應用前景中，傳感器可分為以下幾類：
·加速計——它們基于微電子機械傳感器技術。它們用于病人監測，包括配速器和車輛動態系統。
·生物傳感器——它們基于電化學技術。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。它們被用于消費電子、生物測定、交通和安全監視以及個人電腦成像。
·運動探測器——基于紅外線、超聲波和微波/雷達技術。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型
一些常用的傳感器及其原理和應用說明如下：
（一）、溫度傳感器
該設備從源頭收集有關溫度的信息，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，會隨著溫度的變化而膨脹和收縮。外部溫度是溫度測量的來源，觀察者觀察汞的位置以測量溫度。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對象或介質直接物理接觸。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——這種類型的傳感器不需要與被檢測的物體或介質發生任何物理接觸。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。
不同類型溫度傳感器的工作原理及實例
?。╥）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，通過在一端的連接形成測量接頭，該測量接頭對被測元件開放。電線的另一端端接到測量設備，在此形成參考結。由于兩個結點的溫度不同，電流流過電路，測量得到的毫伏來確定結點的溫度。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。
（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
該設備發射或檢測紅外輻射以感知環境中的特定相位。一般來說，熱輻射是由紅外光譜中的所有物體發出的，紅外傳感器檢測到這種人眼看不見的輻射。
優勢
·易于連接
·市場上現貨供應
缺點
·受到周圍噪音干擾，如輻射、環境光等。
工作原理
其基本思想是利用紅外發光二極管向物體發射紅外光。同一類型的另一個紅外二極管將用于探測物體反射波。紅外Led傳感器工作原理簡圖如下所示。
當紅外接收器受到紅外光照射時，導線上會產生電壓差。由于產生的電壓很小，很難被檢測到，因此使用運算放大器（運放）來準確地檢測低電壓。
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，導線上會產生電位差。
應用
·熱成像-根據黑體輻射定律，可以使用熱成像來觀察有或沒有可見光的環境。
·加熱-紅外線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、塑料焊接等工業領域。
·光譜學-這項技術通過分析組成鍵來識別分子，這項技術利用光輻射來研究有機化合物。
·氣象-當氣象衛星配備有掃描輻射計時，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，這是用來治療抗皰疹病毒。
·氣候學-監測大氣和地球之間的能量交換。
·通信——紅外線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）、紫外線傳感器
這些傳感器測量入射紫外線的強度或功率。這種電磁輻射的波長比x射線長，但仍比可見光短。一種被稱為聚晶金剛石的活性材料正被用于可靠的紫外傳感，紫外線傳感器可以發現環境暴露在紫外線輻射下的情況。
選擇紫外線傳感器的標準
·紫外傳感器可以檢測到的波長范圍（納米）
·工作溫度
·準確度
·重量
·功率范圍
