傳感器（sensor/sensor）它是一種檢測設(shè)備，可以感應(yīng)測量的信息，并定期將感應(yīng)到的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出。它們?yōu)槲矬w提供觸覺、味覺、嗅覺等感官使物體具有感知和敏銳捕捉外界細(xì)微變化的能力。

傳感器具有小型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)，它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的第一個(gè)環(huán)節(jié)。廣泛應(yīng)用于日用品和各個(gè)領(lǐng)域，與其他設(shè)備進(jìn)行信息交換和處理，滿足信息傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它們被用來觸摸電梯按鈕、制造業(yè)也使用常見應(yīng)用，例如帶自動(dòng)調(diào)光功能的觸控底座、機(jī)械、航空航天、汽車、醫(yī)藥、機(jī)器人和其他行業(yè)。還可以測量材料的化學(xué)和物理性質(zhì)，例如，光學(xué)傳感器用于測量折射率，振動(dòng)傳感器用于測量流體粘度，電化學(xué)傳感器用于監(jiān)測流體pH值。

隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，從結(jié)構(gòu)傳感器到固體傳感器再到智能傳感器，都采用了微機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）制造實(shí)現(xiàn)小型化、快速響應(yīng)和高靈敏度。傳感器的發(fā)展前景廣闊，應(yīng)用范圍涵蓋智能、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，推動(dòng)科技進(jìn)步和推進(jìn)無人駕駛、人工智能與機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新。

微型化

隨著微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展，（MEMS）隨著技術(shù)的發(fā)展，傳感器的體積和尺寸已經(jīng)顯著減小，并且可以將其制成微米或納米器件。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展主要得益于MEMS（MEMS）以及硅光子集成技術(shù)的廣泛應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，小型化的意義不僅在于器件尺寸的縮小，還在于納米技術(shù)成果的集成，這使得MEMS的大規(guī)模生產(chǎn)和制造成為可能。例如，微驅(qū)動(dòng)器、微傳感器和微電路可以集成到微米尺寸的器件中，這促進(jìn)了納米技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。

數(shù)字化

現(xiàn)代傳感器的輸出信號(hào)以數(shù)字形式表示，這使得數(shù)據(jù)處理、傳輸和存儲(chǔ)更加方便，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性也得到提高。在最新的研究中，科學(xué)家們構(gòu)建了一種稱為'電子舌'該裝置設(shè)計(jì)用于在一定程度上替代人的舌頭，并用于待測樣品味覺指數(shù)的定性和定量測量。該技術(shù)的目標(biāo)是將人舌對風(fēng)味物質(zhì)的味覺感知轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)字化結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)味覺評價(jià)的自動(dòng)化和客觀化。這種創(chuàng)新將有助于食品工業(yè)、質(zhì)量控制和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更高水平的研究和應(yīng)用。

智能化

現(xiàn)代傳感器不僅具有智能能力，還可以處理數(shù)據(jù)、決策和反饋還具有學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境的能力，從而顯著提高了傳感器的智能水平。多功能傳感器意味著它具有多種不同的測量或檢測功能并能適應(yīng)不同的應(yīng)用要求，從而大大增強(qiáng)了傳感器的靈活性和多樣性。然而，目前大多數(shù)傳感器很難在寬檢測范圍和高靈敏度之間取得平衡，同時(shí)還面臨著實(shí)現(xiàn)多功能的問題（例如散熱、加熱等）的挑戰(zhàn)。

系統(tǒng)化

該傳感器配備有其他設(shè)備、系統(tǒng)或平臺(tái)的連接和集成能力，從而形成完整的感知和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的功能和應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在該系統(tǒng)中起著重要作用，其主要功能是作為數(shù)據(jù)采集站，通常借助微型計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)控制。在實(shí)踐中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要用于采集傳感器產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行有效的測量和數(shù)據(jù)記錄。該過程確保可以從傳感器獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并且可以用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理、分析和控制策略的制定提供了必要的依據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)化

傳感器具有通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信和傳輸數(shù)據(jù)的能力，尤其是無線傳感器通過在節(jié)點(diǎn)之間形成網(wǎng)絡(luò)化布局，借助節(jié)點(diǎn)中的各種傳感器對環(huán)境進(jìn)行綜合分析。這使得傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、控制和協(xié)同操作，從而顯著提高傳感器的遠(yuǎn)程和分布式應(yīng)用能力。

在結(jié)構(gòu)上，電子傳感器由敏感元件組成、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路和輔助電源。這四個(gè)部分相互配合，共同完成傳感器的感知、轉(zhuǎn)換和輸出功能。

敏感元件

這是傳感器的核心部件，直接感受被測量，輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號(hào)。

轉(zhuǎn)換元件

轉(zhuǎn)換元件將敏感元件獲得的物理量或信號(hào)轉(zhuǎn)換為傳感器中的電信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，便于傳輸和處理。這個(gè)轉(zhuǎn)換過程是實(shí)現(xiàn)傳感器智能化的關(guān)鍵步驟之一。智能傳感器的實(shí)現(xiàn)離不開各種特定傳感器及其相應(yīng)轉(zhuǎn)換元件的配合與操作。

這些轉(zhuǎn)換元件可以調(diào)節(jié)傳感器獲得的原始數(shù)據(jù)、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，從而得到準(zhǔn)確可靠的數(shù)字或模擬信號(hào)輸出。這些輸出信號(hào)可以直接傳輸?shù)狡渌O(shè)備、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)或平臺(tái)、控制和協(xié)作操作也可以被處理和分析以獲得關(guān)于被測量的有用信息。

變換電路

轉(zhuǎn)換電路負(fù)責(zé)放大和調(diào)制轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)，以確保信號(hào)能夠被精確測量和處理。它的主要作用是將傳感器獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。對于有電壓輸出信號(hào)的傳感器，由于其輸出信號(hào)本身是電壓的形式，通常不需要轉(zhuǎn)換電路。但這類傳感器的抗干擾能力相對較差，可能會(huì)受到外界干擾而產(chǎn)生誤差。

對于電壓型內(nèi)阻傳感器，其工作原理是通過轉(zhuǎn)換電路將測量器件的內(nèi)阻和電壓的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這種傳感器通常用于測量電阻或電壓例如，在溫度傳感器中，電壓內(nèi)阻傳感器通常用于測量溫度值。

輔助電源

輔助電源為傳感器提供所需的電源，保證傳感器能夠正常工作。輔助電源系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)為傳感器和控制設(shè)備提供穩(wěn)定的電流和電壓。

該系統(tǒng)通常包括輔助轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括充電和放電電路、線路濾波器、變壓器、逆變單元、輸出濾波電路、三相輸出接觸器、控制單元、充電機(jī)單元、應(yīng)急啟動(dòng)電源和各種傳感器等。這些部件協(xié)同工作，確保傳感器在各種工作條件下都能得到可靠的供電。輔助電源系統(tǒng)還包括高壓輔助母線電路和中壓母線電路。這些總線電路負(fù)責(zé)將電能從輔助變流器傳輸?shù)絺鞲衅骱涂刂圃O(shè)備，確保電能傳輸?shù)母咝院头€(wěn)定性。

物理傳感器

物理傳感器利用已知的物理效應(yīng)，如光電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、電磁感應(yīng)等，將物理量之間的對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)測量。他們收集原始情景數(shù)據(jù)，并根據(jù)感知的數(shù)據(jù)類型對其進(jìn)行分類。這些傳感器利用壓電效應(yīng)、離子化、熱電、光電、磁電等物理效應(yīng)來感知和測量不同的物理量。它們將微小的信號(hào)變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，用于測量和監(jiān)測各種物理現(xiàn)象。

傳感器

物理傳感器可以根據(jù)其用途進(jìn)行分類，包括壓力傳感器、力敏感器、加速度傳感器等。他們可以測量和檢測壓力、強(qiáng)度和加速度等物理量。此外，根據(jù)材料的不同，物理傳感器可以分為金屬聚合物和陶瓷混合物等不同類別。

在物理傳感器中，可以分為結(jié)構(gòu)傳感器和物理傳感器。結(jié)構(gòu)傳感器基于物理規(guī)律進(jìn)行測量，并利用結(jié)構(gòu)變化來感知目標(biāo)的狀態(tài)或參數(shù)變化。物理傳感器通過材料的特性對外部刺激如電阻做出反應(yīng)、電容、電感變化來實(shí)現(xiàn)測量和檢測。此外，納米傳感器是一種微型裝置，通過將生物識(shí)別元件固定在物理和化學(xué)傳感器的表面來診斷生物材料或組織的樣品。這些納米傳感器使用納米技術(shù)和生物識(shí)別技術(shù)來檢測和測量微觀生物信號(hào)。

化學(xué)傳感器

化學(xué)傳感器是一種獨(dú)立的分析裝置，用于檢測液體或氣體環(huán)境中的化學(xué)成分。化學(xué)傳感器是一種對化學(xué)物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，可用于氣體檢測、水質(zhì)監(jiān)測和濕度溫度檢測等。它們通過測量與特定化學(xué)物質(zhì)濃度相關(guān)的物理信號(hào)來提供信息?；瘜W(xué)傳感器利用電化學(xué)反應(yīng)原理將無機(jī)和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的成分結(jié)合起來、將濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器。

化學(xué)傳感器可以傳輸各種化學(xué)物質(zhì)（電解質(zhì)、化合物、分子、離子等）將傳感器的狀態(tài)或變化定性或定量地轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出的裝置，通常由接收器和換能器組成。化學(xué)傳感器的功能包括兩個(gè)主要步驟：識(shí)別和轉(zhuǎn)導(dǎo)。在識(shí)別步驟中，分析物分子與傳感器識(shí)別元件結(jié)構(gòu)中包含的受體分子或位點(diǎn)相互作用。這導(dǎo)致特定物理參數(shù)的變化，并且這種變化由產(chǎn)生輸出信號(hào)的傳感器報(bào)告。

生物傳感器

生物傳感器是一種生物材料、與物理和化學(xué)傳感器或傳感器微系統(tǒng)密切相關(guān)或集成的生物衍生材料或仿生材料分析設(shè)備。生物傳感器可以是光學(xué)傳感器、電化學(xué)傳感器、溫度型傳感器、壓電型傳感器、微機(jī)械傳感器和其他不同類型的傳感器。根據(jù)國際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）根據(jù)生物傳感器的定義，將物理和化學(xué)傳感器與能夠識(shí)別生物衍生分子的元件相結(jié)合的分析設(shè)備被定義為生物傳感器。

生物傳感器主要使用生物成分，如細(xì)胞、蛋白質(zhì)、核酸或仿生聚合物等，以檢測分析物。這些生物成分通常封裝在半透性屏障中，如透析膜或水凝膠，這些屏障以物理或化學(xué)方式限制大分子的移動(dòng)。生物傳感器廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)。生物傳感器的優(yōu)勢在于其高選擇性和高靈敏度。它們可以高選擇性地檢測特定的生物分子，并對目標(biāo)分子的濃度具有高靈敏度。生物傳感器的應(yīng)用有助于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療、健康監(jiān)測和生物工程進(jìn)展。

醫(yī)學(xué)檢測

在該領(lǐng)域中，使用生物傳感器可以通過與DNA相互作用的生物成分來檢測和分析DNA序列，以進(jìn)行基因檢測、遺傳疾病篩查等。它還可以用于檢測和監(jiān)測生物中的特定生物標(biāo)志物，如蛋白質(zhì)、酶、代謝物等，用于疾病診斷和監(jiān)測。通過測量血液或體液中的葡萄糖濃度，它可以用于糖尿病管理和血糖監(jiān)測。檢測液體或生物環(huán)境中pH值的變化，用于監(jiān)測和調(diào)節(jié)酸堿平衡。在DNA擴(kuò)增的遺傳技術(shù)中發(fā)揮重要作用、基因測序、基因表達(dá)等應(yīng)用。

工業(yè)自動(dòng)化

傳感器在工業(yè)自動(dòng)化中起著重要的作用，用于監(jiān)測和控制生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，如溫度、壓力、濕度、流量、速度、位置等。它們用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和監(jiān)控系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量和安全性。在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的整個(gè)工作流程中，需要的傳感器數(shù)量也是比較龐大的另外生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，需要做好多方監(jiān)控隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的不斷深入，傳感器的應(yīng)用范圍逐漸廣泛，因此對計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的輔助作用更加明顯。

汽車工業(yè)

傳感器在汽車工業(yè)中被廣泛用于監(jiān)測和控制車輛的各種參數(shù)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、油位、速度、轉(zhuǎn)向角度、氣囊系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等。它們用于提高駕駛安全性、駕駛舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性。在傳感器系統(tǒng)在車輛中的實(shí)際應(yīng)用中，傳感器的主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的整體工作狀況，自動(dòng)生成相關(guān)數(shù)據(jù)，并編寫系統(tǒng)報(bào)告隨著機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的加入，傳感器系統(tǒng)的工作變得更加方便。

醫(yī)療保健

早在1967年，厄普代克等人]首先開發(fā)了基于GOD的酶電極，然后隨著醫(yī)療保健需求的增加，基于GOD的葡萄糖傳感器迅速發(fā)展，商業(yè)上廣泛使用的手指刺破式血糖儀是其代表。傳感器在醫(yī)療保健領(lǐng)域有許多應(yīng)用，用于監(jiān)測病人和病人的健康狀況生命體征，如心率、血壓、血糖水平等。它們也用于醫(yī)療設(shè)備，如x光機(jī)、核磁共振儀等。柔性傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用是目前最熱門的研究方向。

環(huán)境監(jiān)測

傳感器在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用，用于監(jiān)測空氣質(zhì)量、水質(zhì)、土壤條件、噪音水平等。他們幫助保護(hù)環(huán)境、提供生態(tài)信息和預(yù)警系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)部署各種傳感器，如CO2傳感器、噪聲傳感器等，通過PLC系統(tǒng)控制單元進(jìn)行程序修改和運(yùn)行監(jiān)控，然后在LED屏幕上顯示數(shù)據(jù)信息。

家居智能化

傳感器在智能家居中起著關(guān)鍵作用，它們用于檢測和控制家中的各種參數(shù)，例如溫度、濕度、光照、煙霧、門窗狀態(tài)等。他們可以實(shí)現(xiàn)智能家居自動(dòng)化、能源管理和安全監(jiān)控。

物聯(lián)網(wǎng)

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，用于采集和傳輸各種物理量和環(huán)境信息。它們與互聯(lián)網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程監(jiān)控。被動(dòng)后向散射通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的新興技術(shù)之一，可以使傳感器擺脫電池的束縛，避免復(fù)雜的人工維護(hù)，降低無線傳感器的成本。

通過物聯(lián)網(wǎng)、北斗導(dǎo)航和其他新一代傳感技術(shù)與壓力傳感器相結(jié)合、光學(xué)傳感器、位移傳感器、視頻監(jiān)控等終端設(shè)備，平臺(tái)可以動(dòng)態(tài)化、實(shí)時(shí)、智能化地識(shí)別、感知、定位、跟蹤、采集、監(jiān)控、管理公路建設(shè)指揮部、施工、第三方檢測等現(xiàn)場信息，及時(shí)提供平臺(tái)、準(zhǔn)確的數(shù)。

農(nóng)業(yè)技術(shù)

傳感器在農(nóng)業(yè)中廣泛用于監(jiān)測土壤濕度、氣象條件監(jiān)測、作物生長監(jiān)測、灌溉控制等。它們有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用效率。

航空航天

傳感器在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，用于飛機(jī)導(dǎo)航、姿態(tài)控制、氣象監(jiān)測、遙感等。通過傳感器獲得飛機(jī)上的機(jī)械和熱環(huán)境參數(shù)、圖像，以及各子系統(tǒng)經(jīng)編機(jī)架的工作狀態(tài)和工作參數(shù)等各種數(shù)據(jù)、加密、調(diào)制、放大、過濾后，通過天線發(fā)射出去、它被傳送到地面監(jiān)測站，接收到的信號(hào)被放大、濾波、解調(diào)、解密、解幀、求解過程中，獲取原始參數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行地面監(jiān)測、解釋，用于評估飛行試驗(yàn)結(jié)果、故障定位、健康監(jiān)測和趨勢預(yù)測等，具有非常重要的功能和意義。在國防航空航天等需要多個(gè)光電傳感器信息融合的領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

結(jié)構(gòu)監(jiān)測

傳感器用于監(jiān)測建筑物和結(jié)構(gòu)，包括地震監(jiān)測、結(jié)構(gòu)變形、溫度變化等。它們有助于提前發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化和損壞，并采取相應(yīng)的維護(hù)和保護(hù)措施。

安防系統(tǒng)

傳感器廣泛應(yīng)用于安全領(lǐng)域，包括入侵檢測、煙霧和火災(zāi)報(bào)警、視頻監(jiān)控等。它們用于提供安全和保護(hù)，并保護(hù)人員和財(cái)產(chǎn)的安全。近年來，隨著無線傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)逐漸取代了傳統(tǒng)的有線形式，分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)了安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和可擴(kuò)展性。

能源管理

傳感器在能源管理中發(fā)揮著重要作用，用于監(jiān)控能源消耗、測量水、電、燃?xì)獾氖褂?，以及?yōu)化能源利用和節(jié)能減排。

海洋技術(shù)

傳感器在導(dǎo)航和海洋技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，用于導(dǎo)航、海洋觀測、水下探測等。它們有助于船只和海洋資源的管理和保護(hù)。

科學(xué)研究

傳感器廣泛用于科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、物理測量、生物學(xué)研究、天文觀測等。它們提供各種參數(shù)和現(xiàn)象的精確測量和監(jiān)控。

智能交通系統(tǒng)

傳感器在智能交通系統(tǒng)中廣泛用于交通流量監(jiān)控、智能交通信號(hào)控制、車輛檢測和識(shí)別等。它們有助于提高交通效率和減少交通擁堵。

智能穿戴設(shè)備

傳感器在包括智能手表在內(nèi)的智能可穿戴設(shè)備中發(fā)揮著關(guān)鍵作用、健康監(jiān)測設(shè)備、運(yùn)動(dòng)追蹤器等。它們被用來監(jiān)測身體活動(dòng)、健康狀況和生活習(xí)慣。

游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)

傳感器廣泛用于游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)中的動(dòng)作捕捉、姿勢識(shí)別、環(huán)境感知等。它們?yōu)槌两接螒蝮w驗(yàn)和虛擬現(xiàn)實(shí)交互提供支持。