1.2 传感器概述

1.2.1 传感器的定义

传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。这一定义包含了以下几方面的含义：①传感器是测量装置，能完成检测任务；②它的输入量是某一被测量，如物理量、化学量、生物量等；③它的输出是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；④输出与输入间有对应关系，且有一定的精确度。

在有些学科领域，传感器又称为敏感元件、检测器、转换器、发讯器等。这些不同提法，反映了在不同的技术领域中，只是根据器件的用途，对同一类型的器件使用着不同的术语而已，它们的内含是相同或相似的。

1.2.2 传感器的组成

传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路3部分组成，组成框图如图1.2.1所示。

①敏感元件，它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

②转换元件，敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参数。

③转换电路，将上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

实际上，有些传感器很简单，有些则较为复杂，大多数是开环系统，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，如热电偶传感器。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。有些传感器，转换元件不止一个，需要经过若干次转换。

1.2.3 传感器分类

传感器是一门知识密集型技术。传感器的原理各种各样，它与许多学科有关，种类繁多，分类方法也很多，目前广泛采用的分类方法有以下几种。

①按照传感器的工作机理，可分为物理型、化学型、生物型等。

②按构成原理，可分为结构型和物性型两大类。

结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。这类传感器的特点是传感器的性能与它的结构材料没有多大关系，如差动变压器。

物性型传感器是利用物质定律构成的，如欧姆定律等。物性型传感器的性能随材料的不同而异，如光电管、半导体传感器等。

③按传感器的能量转换情况，可分为能量控制型传感器和能量转换型传感器。

能量控制型传感器在信息变换过程中，其能量需外电源供给。如电阻、电感、电容等电路参量传感器都属于这一类传感器。

能量转换型传感器，主要是由能量变换元件构成，它不需要外电源。如基于压电效应、热电效应、光电效应、霍尔效应等原理构成的传感器属于此类传感器。

④按照物理原理分类，可分为电参量式传感器（包括电阻式、电感式、电容式等基本形式）、磁电式传感器（包括磁电感应式、霍尔式、磁栅式等）、压电式传感器、光电式传感器、气电式传感器、波式传感器（包括超声波式、微波式等）、射线式传感器、半导体式传感器、其他原理的传感器（如振弦式和振筒式传感器等）。

⑤按照传感器的使用分类，可分为位移传感器、压力传感器、振动传感器、温度传感器等。