传感器
传感器（ transducer ），按一定规律实现信号检测并将被测量（物理的、化学的和生物的）信息变换为另一种物理量（通常是电量）的器件或仪表。它既能把非电量变换为电量，也能实现电量之间或非电量之间的互相转换。广义地说，一切获取信息的仪表或器件都可称为传感器。在生产过程控制系统中，常称输出标准信号的传感器为变送器，而称输出非标准信号的传感器为敏感器。传感器是自动控制系统必不可少的关键部分。所有自动化仪表和装置均需先经过信息检测才能实现信息的转换、处理和显示，而后达到调节、控制的目的。
图1 传感器分类体系图
发展简况
早期的机械式仪表是将机械式检测元件和机械式指示记录部分直接结合在一起。20世纪50年代后，检测传感部分大都采用机电结构，对机械式检测元件感受的信息进行二次变换，采用力或力矩平衡的反馈测量系统，配上相应的放大处理电路，与显示调节部分相结合，发展成系列化的显示调节仪表。到70年代，采用集成电路工艺研制出多类固体敏感元件，它与放大处理电路结合形成新型传感器。80年代后，传感器开始向着集成化、智能化方向发展。
分类
传感器品种繁多，原理各异。根据现象所属领域不同可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器；根据所用敏感元件的材料来分，有半导体传感器、陶瓷传感器、有机高分子传感器、光纤传感器等；根据功能来分，有单功能传感器、多功能传感器、智能传感器、仿生传感器等。比较常用的是按照被检测的参数进行分类。图1是传感器分类体系。
构成原理
传感器依构成原理可分为结构型传感器、物性型传感器和智能型传感器3种类型。
图2 结构型传感器转换原理框图
结构型传感器
基于物理学中场的定律（电场、磁场、力场等）构成的传感器。它的基本原理是以部分结构的位置变化和场的变化来反映被测非电量的大小及其变化。结构型传感器大都采用机电结构和间接信号变换方式。间接变换是指信号经过两次变换，先将被测信号经过机械式检出元件转换成中间信号，再经过敏感元件转换成电信号输出（图2）。
结构型传感器应用最广，采用的测量原理主要有电磁检测、光电检测等：①电磁检测。包括电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、电涡流式传感器、压电式传感器、热电式传感器、压阻式传感器、压磁式传感器、霍耳式传感器、频率式传感器、数字式传感器。②光电检测。包括光电式传感器、激光传感器、红外线传感器、光栅式传感器、光纤传感器等。还有超声波传感器、核辐射传感器及用电化学、核磁共振等方法制成的传感器。
物性型传感器
基于物质特性（各种物理、化学、生物的效应和现象）构成的传感器。基本特征与构成传感器敏感材料的特性密切相关。物性型传感器采用直接信号变换方式，用一种敏感元件将被测信号直接转变为电信号输出，是发展最快和引人注目的新型传感器。利用物质的化学特性构成的传感器称为化学传感器，利用生物学特性的传感器称为生物传感器，这两种传感器研制困难但性能优越，发展潜力很大。固体敏感元件是物性型传感器的关键组成部分。
智能型传感器
是物性传感器进一步发展的产物。智能型是指除检测功能外，还具有自补偿、自校正、自调整、自诊断和逻辑操作、程序控制、自动实现计量和检测最优化等功能。
性能指标
传感器的基本性能要求是：输出信号与输入信号成比例；迟滞和非线性误差小；内部噪声小，不易受外界干扰影响；反应速度快；动作能量小；对被测状态的影响小；使用寿命长；使用、维修和校准方便。常用的性能指标有9项：①量程，测量上限与下限的代数差。②测量范围，测量上限与下限之间的区间。③过载，传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下允许超过测量范围的能力。④灵敏度，传感器输出的变化值与相应的被测量的变化值之比。⑤分辨力，传感器可能检出的被测信号的最小增量。⑥误差，被测量指示值与真值之间的差值。⑦重复性，在同一工作条件下，对被测量的同一数值在同一方向上进行重复测量时的测量结果的一致性。⑧非线性，在规定的环境条件下，传感器校准曲线与传感器拟合直线（理想直线）的不一致程度。⑨迟滞，当输入作全测量范围移动时，同一测量点正反行程输出的不一致性。
发展趋势
传感器的发展趋势表现在5个方面：①研制新型传感器。激光、超声、微波和仿生技术的利用，尤其受到人们的注意。②采用新材料、新工艺。改变材料的组成、结构、添加物或采用各种工艺技术，利用材料形态变化如薄膜化、微小化、纤维化、气孔化、复合化、无孔化等，提高材料对电、磁、光、热、声、力、吸附、分离、输送载流子、化学、生物等的敏感功能。③研究传感器组合技术，提高传感器测量精度。运用温度补偿技术、抗电磁干扰技术、高频响应技术、信号处理技术等，实现不同的组合，构成各类传感器。④研究敏感元件的小型化、集成化、固体化、多功能化。研制新型场效应敏感元件、厚薄膜和超细微粒子敏感元件、色敏元件、光纤元件等，发展数字式传感器和智能型传感器，实现检测、转换和信息处理一体化，最终实现传感器的单片智能化。⑤研究微机械传感器。研究各种以硅为主的微传感器及微型机电系统(MEMS)。
