1.1.2 传感器的定义及组成

现代信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术等，计算机相当于人的大脑，通信相当于人的神经，而传感器则相当于人的感觉器官。如果没有各种精确可靠的传感器去检测原始数据并提供真实的信息，即使是性能非常优越的计算机，也无法发挥其应有的作用。

1. 传感器

从广义上讲，传感器就是能够感觉外界信息，并能按一定规律将这些信息转换成可用的输出信号的器件或装置。这一概念包含了下面3方面的含义：

①传感器是一种能够完成提取外界信息任务的装置。

②传感器的输入量通常指非电量，如物理量、化学量、生物量等；而输出量是便于传输、转换、处理、显示等的物理量，主要是电量信号。例如，电容式传感器的输入量可以是力、压力、位移、速度等非电量信号，输出则是电压信号。

③传感器的输出量与输入量之间精确地保持一定规律。

2. 传感器的组成

传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，如图1-4所示。

图1-4 传感器组成框图

①敏感元件。敏感元件是传感器中能直接感受被测量的部分，即直接感受被测量，并输出与被测量呈确定关系的某一物理量。例如金属或半导体应变片，能感受压力大小而引起形变，其形变程度就是对压力大小的响应。铂电阻能感受温度的升降而改变其阻值，阻值的变化就是对温度升降的响应，所以铂电阻就是一种温度敏感元件，而金属或半导体应变片就是一种压力敏感元件。

②转换元件。转换元件是传感器中将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。例如，应变式压力传感器中的电阻应变片将应变转换成电阻的变化。上面介绍的敏感元件，其中有许多可兼作转换元件。转换元件实际上就是将敏感元件感受的被测量转换成电路参数的元件。如果敏感元件本身就能直接将被测量变成电路参数，那么该敏感元件就有了敏感和转换两个功能。如热电阻，它不仅能直接感受温度的变化，而且能够将温度变化转换成电阻的变化，也就是将非电路参数温度直接变成了电路参数（电阻）。

③转换电路。转换电路将电量参数转换成便于测量的电压、电流、频率等电量信号。例如：交、直流电桥，放大器，振荡器，电荷放大器等。

应该注意，并不是所有的传感器必须同时包括敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件，如热电偶；如果转换元件能直接感受被测量，而输出与之呈一定关系的电量，此时的传感器就没有敏感元件，如压电器件。