传感器的定义

一、传感器的定义、组成与分类

（一）传感器的定义

传感器是指能够感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可输出的信号的器件或装置。从定义中不难理解，传感器包含两个必不可少的要素：一是提取信息；二是将提取到的信息进行转换、处理，使之变成一种与被检测量有一定函数关系且便于处理与传输的物理量，多数为电量。

（二）传感器的组成

传感器一般是由敏感元件、传感元件和测量转换电路组成。近代来由于集成电路技术的发展，传感除敏感元件、传感元件和测量转换电路外，还包括测量转换电路与辅助电源。图3－1为传感器的组成方框图。

图3－1　传感器组成方框图

（1）敏感元件

直接感受被测非电量并按一定的规律转换成与被测量有确定关系的其他量的元件。

（2）传感元件

传感元件又称为变换器，能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的元件。

（3）测量电路

其将传感元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的的有用电信号电路。

（4）辅助电源

辅助电源是指为测量转换电路等部分提供能源的部分。

（三）传感器的分类

传感器一般是根据物理学、化学、生物学等特性、规律和效应设计而成的。由某一原理设计的传感器可以同时测量多种非电量，而有时一种非电量又可用几种不同的传感器测量。传感器的分类方法有很多，一般可按如下几种方法分类。

1.按输入物理量分类

按输入物理量的性质进行分类，如速度传感器、温度传感器、位移传感器等，这种分类方法是按输入物理量命名的。其优点是明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途使用。但这种分类方法是将原理互不相同的传感器归为一类，很难找出每种传感器在转换机理上的共性和差异。

2.按工作原理分类

这种分类方法是以工作原理为参考，将物理和化学等学科的原理、规律和效应作为分类依据，如电压式、热电式、电阻式、光电式、电感式等。这种分类方法的优点是对于传感器的工作原理比较清楚，且类别少，有利于对传感器进行深入分析和研究。

3.按能量的关系分类

根据能量的关系分类，可将传感器分为有源传感器和无源传感器。前者将非电能量转换为电能量，称之为能量转换型传感器。通常配有电压测量电路和放大器，如压电式、热电式、电磁式等。无源传感器又称能量控制型传感器，它本身不是一个能量转换器，被测非电量仅对传感器中的能量起控制或调节作用。所以它们必须有辅助电源，这类传感器有电阻式、电容式、电感式等。

4.按输出信号的性质分类

按输出信号的性质可分为模拟式和数字式传感器，即传感器的输出量为模拟量或数字量。模拟式传感器输出与被测量成一定关系的模拟信号，如果需要与计算机配合或用数字显示，还需经过模/数（A/D）转换电路。数字式传感器输出的是数字量，便于与计算机连用，且抗干扰性强。还有一种传感器，能将被测量转换成开关的通断状态，称为开关式传感器。