各类传感器广泛应用于核电、石油石化、核电、机械装备、机器人、智能网联车、冶金、轨道交通、航空航天、电力、水利、气象、海洋、文物、仪器仪表、环保以及智能制造等众多行业领域。随着物联网、人工智能、5G的高速发展，传感器是各类先进高端制造业底层技术的核心和基石。

一、什么是传感器？

传感器（英文名称：transducer/sensor）是能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器由敏感元件、转换元件及转换电路构成。敏感元件是指传感器中能直接感受（或响应）被测量的部分。在完成非电量到电 量的转换过程中，并非所有的非电量都能利用现有手段直接转换成电量，往往需 要先将其变换为另一种易于变成电量的非电量，然后转换成电量。例如，传感器 中各种类型的弹性元件，常被称为弹性敏感元件。转换元件是指能将感受到的非电量直接转换成电量的器件或元件。例如，光电池 将光的变换量转换为电动势，应变片将应变转换为电阻等。转换电路是指将无源型传感器输出的电参数量转换成电量。常用的转换电路有电 桥、放大器、振荡器、阻抗变换器、脉冲调宽电路等，它们将电阻、电容、电感 等电参数转换成电压、电流或频率等电量。

二、传感器有哪些分类？

1、按用途

压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。

2、按原理

振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

3、按输出信号

模拟传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器：将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）。

膺数字传感器：将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出（包括直接或间接转换）。

开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

4、按其制造

工艺集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底（基板）上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺（溶胶、凝胶等）生产。完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

5、按测量目

物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。

化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。

生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。

6、按其构成

基本型传感器：是一种最基本的单个变换装置。

组合型传感器：是由不同单个变换装置组合而构成的传感器。

应用型传感器：是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。

7、按作用形式

按作用形式可分为主动型和被动型传感器。

主动型传感器又有作用型和反作用型，此种传感器对被测对象能发出一定探测信号，能检测探测信号在被测对象中所产生的变化，或者由探测信号在被测对象中产生某种效应而形成信号。检测探测信号变化方式的称为作用型，检测产生响应而形成信号方式的称为反作用型。雷达与无线电频率范围探测器是作用型实例，而光声效应分析装置与激光分析器是反作用型实例。被动型传感器只是接收被测对象本身产生的信号，如红外辐射温度计、红外摄像装置等。

三、常见的传感器类型有哪些？

压力传感器、水分传感器、气体传感器、电阻应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、MEMS 传感器、应变式力传感器、六维力传感器、触觉传感器、流量传感器等。

四、传感器重要的十大性能指标

1、带宽

一般指传感器输出响应下降到其最大相应的根号二分之一或功率一半的信号范围，通俗点说就是传感器能够采样的范围，传感器对外界信号的响应范围的指标是其带宽，主要描述传感器的动态特性（能否跟得上被测量的变化频率），而有效带宽指传感器实际能保证测量精度的带宽，这里的带宽实际上是从频域去描述的。再换句话说，其实这东西跟频率响应是一回事，也就是传感器对外部信号的反应能力！从传递函数角度来看，大部分传感器都可以简化为一个一阶或二阶环节。

2、灵敏度

灵敏度是指稳态运行下传感器的输出变化△y与输入变化△x之比。

一般在传感器的线性范围内，灵敏度越高通常意味着传感器信噪比越高，对应于被测变化的输出信号值越大，更有利于信号处理。但需要注意的是，传感器的灵敏度高，容易混入与测量无关的外界噪声，然后被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应该具有高信噪比，以最小化从外部引入的干扰信号。

3、零点漂移

传感器输入值为零，其输出值有一定程度的变化，即零点漂移。温漂是引起零漂最常见的因素。引起零漂的原因：敏感元件的老化、应力、电荷泄露、温度变化等等。

4、分辨率

分辨率是指传感器在指定测量范围内可以检测到的微小变化，是传感器能检测到的待测量变化的最小值，例如使用米尺只能测毫米级别的距离，而使用千分尺则可以检测1/‰毫米级别。分辨率是有单位的绝对值。例如，如果温度传感器的分辨率为0.1摄氏度，满量程为500摄氏度，则其分辨率为0.1/500=0.02%。

5、精度

准确度是指真值附近正负三倍标准差的值与量程比值，是指测量值与真值的差值。如果测量的目的是定性分析，可以选择重复精度高的传感器，但不应选择绝对值精度高的传感器。如果是定量分析必须得到的测量值，就要选择精度能满足要求的传感器。

（1）引起系统误差的原因：测量原理及算法固有误差、标定不准确、环境温度影响、材料缺陷等等；

（2）引起随机误差的原因：传动间隙、元器件老化等等。

6、重复性

传感器的重复性是指，在相同条件下同方向重复多次测量时，测量结果之间的差异。又称重复误差、再现误差等。重复性误差越小，重复性越好，传感器的稳定性越好。

7.频率响应特性

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，它必须在允许的频率范围内保持不失真。其实传感器的响应总是有一定的延迟，希望延迟时间越短越好。频率响应高的传感器可测信号频率范围宽，而由于结构特性的影响，机械系统的惯性大，所以频响低的传感器可测信号频率较低。

8、迟滞

简单来说就是传感器正反向时输入输出的映射曲线不一致，该现象即迟滞。产生迟滞的原因有：传感器敏感元件的材料特性、机械结构特性（摩擦、传动间隙等）等等。

9、线性范围

传感器的线性范围是指输出与输入成比例的范围。理论上，在这个范围内，灵敏度保持不变，传感器的线性范围越宽，其测量范围就越大。但实际上，任何传感器都不可能是绝对线性的，它的线性是相对的。当要求的测量精度比较低时，在一定范围内，非线性误差小的传感器可以视为线性，便于测量。

10、采样频率

采样频率是指传感器在单位时间内能够采样的测量结果的数量，反映了传感器的快速响应能力。采样频率是测量数据快速变化时必须充分考虑的技术指标。

随着采样频率的不同，传感器的精度指标也随之变化。一般来说，采样频率越高，测量精度越低。但是，传感器给出的精度往往是在采样速度下甚至是静态条件下得到的测量结果。因此，在选择传感器时，必须同时考虑精度和速度。