传感器有哪几种 传感器原理及应用

什么是传感器?传感器(Transducer/Sensor)是一种检测装置，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。

传感器的特点包括微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十几大类。本章将重点介绍两种传感器:温度传感器和压力传感器。

温度传感器

温度传感器的作用是感受温度并将温度转换为电信号,传给处理机构，以实现相应的显示或控制。工业使用的温度传感器主要有四类:热敏电阻温度传感器、热电阻温度传感器、热电偶温度传感器和集成电路温度传感器。

热敏电阻温度传感器

热敏电阻的特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值，其分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)两类。正温度系数热敏电阻器温越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器温度越高时电阻值越小。正温度系数热敏电阻器的主要材料是由钛酸钡掺和稀土元素烧结而成;负温度系数热敏电阻器的主要材料是锰、钴、镍、铁、铜等过渡金属氧化物混合烧结而成。

热敏电阻温度传感器的探头是用负温度系数热敏电阻器(NTC)经过封装形成的。封装形式主要有树脂封装、铜壳封装、不锈钢壳封装等,常用于家用空调、汽车空调、冰箱、柜、热水器、饮水机、暖风机、烘干机等对温度的测量和控制。

热电温度传感器

热电阻就是其电阻值随温度变化而变化的电阻。热电阻温度传感器是利用导体(如金属铂、铜、铁、镍)的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器。

热电阻广泛用于测量-200~+850℃范围内的温度,少数情况下，低温可测至1K(-272.15℃),高温达1000℃。

热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成,热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换为标准电流信号输出。

用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率，输出最好呈线性，物理化学性能稳定，复现性好等。目前,最常用的热电阻是两种金属材料的热电阻:铂热电阻和铜热电阻。

铂热电阻,主要有Pt100和Pt1000两种,Pt后的100和1000是指0℃时的电阻值分别为1002和1000;铜热电阻,有Cu50和Cu100两种,Cu后的50和100是指0℃时的电阻值分别为50和1000。

传感器原理

传感器的基本原理是通过敏感元件及转换元件把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号"并输出，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换成电压、电流等电学量，或转换为电路的通断般由敏感元件及转换元件组成。

传感器应用

1、家用电器

现代家用电器中普遍应用着传感器。传感器在电子炉灶、自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、热风取暖器、风干器、报警器、电樊斗、电风扇、游戏机、电子驱蚊器、洗衣机、洗碗机、照像机、电冰箱、彩色及平板电视机、录像机、录音机、收音机、影碟机及家庭影院等方面得到了广泛的应用。

2、医学

随着医用电子学的发展，仅凭医生的经验和感觉进行诊断的时代将会结束。现在，应用医用传感器可以对人体的表面和内部温度、血压及腔内压力、血液及呼吸流量、肿瘤、血液的分析、脉波及心音、心脑电波等进行高难度的诊断。显然，传感器对促进医疗技术的高度发展起着非常重要的作用。

3、军事领域

现在的战场都是信息化战场，而信息化是绝对离不开传感器的。可以说无时不用、无处不用，大到星体、两弹、飞机、舰船、坦克、火炮等装备系统，小到单兵作战武器;从参战的武器系统到后勤保障;从军事科学试验到军事装备工程;从战场作战到战略、战术指挥;从战争准备、战略决策到战争实施，遍及整个作战系统及战争的全过程，而且必将在未来的高技术战争中促使作战的时域、空域和频域更加扩大，更加影响和改变作战的方式和效率，大幅度提高武器的威力和作战指挥及战场管理能力。

4、环境保护

目前，地球的大气污染、水质污浊及噪声已严重地破坏了地球的生态平衡和我们赖以生存的环境，这一现状已引起了世界各国的重视。为保护环境，利用传感器制成的各种环境监测仪器正在发挥着积极的作用。

中国现在的环境受到了极大的污染，主要是工业的发展造成了严重的污染。长江、黄河等水域都有不同程度的污染;空气现在的空气也不新鲜，特别是在有工业的地方，比如说PM2.5等超标;这些都是通过传感器检测出来的。

5、物联网

物联网指的是将无处不在(Ubiquitous)的末端设备(Devices)和设施(Facilities)，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产(Assets)、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”(Mote)，通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通(M2M)、应用大集成(Grand Integration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。简单的讲，物联网是物与物、人与物之间的信息传递与控制，在物联网应用中有三项关键技术其中就包括传感器技术。

6、机器人

目前，在劳动强度大或危险作业的场所，已逐步使用机器人取代人的工作。一些高速度、高精度的工作，由机器人来承担也是非常合适的。但这些机器人多数是用来进行加工、组装、检验等工作，屑于生产用的自动机械式的单能机器人。在这些机器人身上仅采用了检测臂的位置和角度的传感器。

要使机器人和人的功能更为接近，以便从事更高级的工作，要求机器人能有判断能力，这就要给机器人安装物体检口传感器，特别是视觉传感器和触觉传感器，使机器人通过视觉对物体进行识别和检测，通过触觉对物体产生压觉、力觉、滑动感觉和重量感觉。这类机器人被称为智能机器人，它不仅可以从事特殊的作业，而且一般的生产、事务和家务，全部可由智能机器人去处理，这是现在发展机器人的主要研究对象之一。

7、遥感技术

卫星遥感(satellite remote sensing)是航天遥感的组成部分，以人造地球卫星作为遥感平台，主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。即从远离地面的不同工作平台上(如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等)通过传感器，对地球表面的电磁波(辐射)信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。

8、在飞机及航天飞行器上装用的传感器是近紫外线、可见光、远红外线及微波等传感器。在船舶上向水下观测时多采用超声波传感器。例如，要探测一些矿产资源埋藏在什么地区，就可以利用人造卫星上的红外接受传感器从地面发出的红外线的量进行测量，然后由人造卫星通过微波再发送到地面站，经地面站计算机处理，便可根据红外线分布的差异判断出埋有矿藏的地区。