什么是传感器？

更新时间：2023-06-29

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什么是传感器？

传感器是一种输入设备，它以信号形式共享特定物理量（也称为输入）的输出。换句话说，它是一种将信号从一个能量域转换到电域的装置。因此，传感器是更大系统的一部分，共享主控制系统的输入。

从广义上讲，传感器不仅可以是一个设备，还可以是一个模块、机器或子系统，旨在“感知"环境中的事件或变化，并将这些信息传递给其他电子设备，通常是计算机处理器。这意味着传感器始终与其他电子产品一起使用。它们用于测量温度、压力、电阻、电容、传导、传热等物理特性的许多日常物体。

当今的技术进步为使用 MEMS 技术生产更多微观传感器（如微传感器）铺平了道路。这些微型传感器通常测量速度更快且更灵敏。由于当今世界对快速、经济且可靠的信息的需求不断增长，一次性传感器（成本较低且易于使用，非常适合短期监控）如今非常受欢迎。

传感器如何工作？

如前所述，传感器用于检测其环境的变化并对另一个系统上的某些输出做出反应。传感器将物理现象转换为模拟电压（或有时是数字信号），可以测量该模拟电压并将其转换为可读显示或传递给另一个系统进行读取或进一步处理。

让我们看几个传感器的例子。以麦克风为例。它是一种将声能转换为可以放大、传输、记录和再现的电信号的传感器。即使是常见的水银温度计也是一种传感器。它用于测量温度，在封闭管中装有有色水银。该传感器依赖于汞对温度变化的一致和线性反应。

传感器的分类

传感器可以分为几类。虽然有些分类很简单，但其他分类则不然。让我们看看简单的。

首先，有主动和被动传感器。需要外部激励信号或功率信号的传感器称为有源传感器，而不需要任何外部功率信号并直接产生输出响应的传感器称为无源传感器。

另一种分类取决于传感器中使用的检测手段；例如，传感器可以使用以下任何一种检测手段进行检测：电、生物、化学和放射性等。

转换现象是另一个因素；常见的转换现象包括光电、热电、电化学、电磁和热光。

传感器也可以分为模拟和数字类别。模拟传感器生成与被测量量有关的模拟输出或连续输出信号（通常是电压，但有时也有其他量，例如电阻）。另一方面，数字传感器处理离散或数字数据，无论是转换还是传输。

这里重要的是要注意传感器和执行器之间的差异。两者通常是互补的，传感器将物理属性转换为电信号，而执行器则相反，将电信号转换为物理动作。

不同类型的传感器和传感器应用

在本节中，我们将了解各种类型的传感器及其用途。

1.温度传感器

在最常见和流行的传感器中，温度传感器可以检测温度变化 - 这可能是空气温度、液体温度或固体物质的温度。温度传感器有不同类型；想想热敏电阻、热电偶、温度探头和电阻温度设备 (RTD)。温度传感器可以是模拟的或数字的。前者，可以从其物理性质（电阻或电压）的变化看出温度的变化。与此同时，数字传感器产生具有离散数字值的输出。使用温度传感器的电器包括电脑、手机、汽车、加热器甚至空调系统。传感器实现自动化；例如，如果加热器中的水达到过热温度点，它会自动关闭。

2. 接近传感器

接近传感器是一种非接触式传感器，可以识别物体的存在。它们是位置传感器的一种形式，用于检测物体是否以及何时在传感器的一定距离内移动。它们使用不同的技术来实现，例如光学（红外或激光）、声音（超声波）、磁性、电容等。

3.红外传感器（IR传感器）

红外传感器也称为 IR 传感器，是用于接近和检测的光传感器。例如，它们在所有手机中用作接近传感器。红外传感器有透射式和反射式两种。在透射式红外传感器中，红外发射器和红外检测器彼此面对，因此当物体经过它们之间时，传感器可以检测到该物体。对于反射式红外传感器，发射器和检测器彼此相邻，面向物体，当物体位于传感器前面时，来自红外发射器的红外光从物体反射并被红外检测器检测到。接收器从而帮助传感器感知物体。红外传感器应用于手机、机器人、工业装配、汽车等。

4.超声波传感器

另一种非接触式传感器是超声波传感器，用于计算物体的距离和速度。超声波传感器使用换能器发送和接收超声波脉冲，从而转发有关物体接近度的信息。这些传感器用于各种行业，用于机器人传感、液位控制、检测人员存在、检测螺纹或电线断裂等。

5. 光传感器

光传感器是将光能转换成电信号输出的无源器件。它们也被称为光传感器或光电器件，因为它们将光能（光子）转换为电子信号（电子）。它们用于消费电子产品（例如智能手机和平板电脑的自动屏幕亮度）、汽车和安全应用。

6.烟雾和气体传感器

安全相关应用中常用的是烟雾和气体传感器。如今，办公室和工业场所配备烟雾探测器已成为办公室和工业场所的标准做法，这些探测器可以在检测到烟雾时发出警报。气体传感器广泛应用于实验室、大型厨房和工业中，用于检测不同的气体，如液化石油气、丙烷、丁烷、甲烷等。如今，烟雾传感器也安装在家庭中作为安全措施。许多这些传感器实际上是压力传感器，这些传感器测量气体或液体的压力。

7. 光学传感器

光学传感器是检测光强度的传感器。当环境光水平超出或低于规定水平时，它们会进行监视，或者它们甚至可以是用于检测单光子的高灵敏度设备。大多数光学传感器都会产生电输出。

8. 颜色传感器

图像处理、颜色识别、工业对象跟踪领域的颜色传感应用均使用颜色传感器。 TCS3200 就是一个例子；一个简单的颜色传感器，它可以检测任何颜色并发送与检测到的颜色的波长成比例的方波作为输出。

9. 湿度传感器

顾名思义，湿度传感器检测湿度。这些传感器用于天气监测系统，还共享有关湿度和温度的数据；这是因为相对湿度（空气中的水含量与空气最大持水潜力的比率）取决于空气温度。湿度传感器应用于气象、医疗、汽车、暖通空调和制造行业；这些传感器可以是电容式、电阻式或导热式。

10. 触摸传感器

所有触摸屏设备（例如手机、平板电脑、笔记本电脑）都配有触摸传感器。笔记本电脑中的触控板也是一种常见的应用。这些传感器可以检测手指或手写笔的触摸；可分为电阻式和电容式；大多数现代触摸传感器属于后一类，因为它们更准确并且具有更好的信噪比。

11.运动传感器

运动传感器也称为运动探测器，可检测附近的人或物体。作为安全系统的重要组成部分，此类传感器会向您的安全系统发送警报，如果是较新的系统，甚至会直接向手机发送警报。

12. 倾斜传感器

倾斜传感器通常是廉价的传感器，用于检测倾斜或方向。早些时候，它们是用汞制成的（因此得名水银开关），但现代倾斜传感器包含滚球。它们用于农业、制造业、建筑业和飞机工业。

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