1.1　传感器的组成及分类

1.1.1　传感器简介

传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置，它的作用是感受被测参量的变化并按照一定规律和精确度将其转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量信号。有的学科领域，将传感器称为变换器、检测器或探测器等。

传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。输出信号有不同形式，如电压、电流、频率、脉冲等，能满足信息传输、处理、记录、显示、控制要求，是自动检测系统和自动控制系统中不可缺少的元件。如果把计算机比作大脑，那么传感器则相当于五官，传感器能正确感受被测量并转换成相应输出量，对系统的质量起决定性作用。自动化程度越高，系统对传感器要求越高。

传感器概念包含如下四个方面的含义：

①传感器是测量装置，能完成信息采集任务；

②传感器的输入量是某一被测量，可能是物理量、化学量、生物量等；

③传感器的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，输出物理量可能是气、光、电量，但主要是电量；

④输出与输入有对应关系，且应有一定的精确度。

1.1.2　传感器的组成

传感器的作用是感受被测信号并将其传送出去。传感器通常由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，如图1-1所示。其中，敏感元件直接感受被测量并输出与被测量成确定关系的物理量，转换元件将敏感元件的输出转换为适于传输和测量的电信号，转换电路将电信号转换成电量输出。

实际上有些传感器很简单，有些则较复杂，也有些是带反馈的闭环系统。最简单的传感器由一个敏感元件（兼转换元件）组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。

另外，不是所有的传感器都能明显区分敏感元件与转换元件两个部分，而是将二者合为一体。例如，半导体气体、湿度传感器等，它们一般是将感受的被测量直接转换为电信号，没有中间转换环节。

有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中，质量块是敏感元件，压电片是转换元件。

传感器输出信号有很多形式，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号的形式由传感器的原理确定。

1.1.3　传感器的分类

传感器主要有五种分类方法：按传感器输入量分类；按传感器工作原理分类；按物理现象分类；按传感器能量转换关系分类；根据传感器输出信号分类，见表1-1。

续表

1.1.4　传感器的作用与地位

在信息时代，人们的一切社会活动都以信息获取与信息转换为中心，传感器是信息获取与信息转换的重要手段，是实现信息化的基础技术之一。以传感器为核心的检测系统就像神经和五官一样，源源不断地向人们提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具，广泛地应用于工业、农业、国防和科研等领域。

传感器为感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器获取并通过它转换为容易传输与处理的电信号，所以传感器的作用与地位就特别重要了。“没有传感器就没有现代科学技术”已为全世界所公认。

若将计算机比喻为人的大脑，那么传感器就可比喻为人的感觉器官。可以设想，没有功能正常而完美的感觉器官，不能迅速而准确地采集与转换欲获得的外界信息，纵有再好的大脑也无法发挥其应有的作用。科学技术越发达，自动化程度越高，对传感器的依赖性就越大。所以，世界各国都将传感器技术列为重点发展的高端技术。