傳感器的原理及組成

傳感器是一種檢測(cè)裝置，一種獲取信息的工具，或者說是一種傳遞感覺的機(jī)器。在最廣泛的定義中，傳感器是一種設(shè)備、模塊或子系統(tǒng)，常用于自動(dòng)控制和測(cè)量系統(tǒng)中。傳感器可以解釋為能夠?qū)⒛骋槐粶y(cè)物理量（如速度、溫度、聲、光等）變換成便于傳送和處理的另一物理量（通常為電量）的器件或裝置。傳感器俗稱探頭，有時(shí)亦被稱為換能器、變換器、變送器或探測(cè)器。國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號(hào)調(diào)理電路和輔助電路組成，但并不是所有的傳感器都必須包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件，如果敏感元件直接輸出的是電量，它就同時(shí)兼為轉(zhuǎn)換元件。敏感元件（預(yù)變換器）：是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量（非電量）并輸出與之成確定關(guān)系的其他量（非電量）的部分。轉(zhuǎn)換元件：是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)到的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的可用輸出信號(hào)（一般為電信號(hào)）的部分。信號(hào)調(diào)理電路：是能把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)的電路。輔助電路：通常指電源，即交、直流供電系統(tǒng)。

感器在物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 中起著舉足輕重的作用。它們可以創(chuàng)建一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)來收集和處理有關(guān)特定環(huán)境的數(shù)據(jù)，從而可以更輕松有效地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控、管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)傳感器用于家庭、野外、汽車、飛機(jī)、工業(yè)環(huán)境和其他環(huán)境。傳感器彌合了物理世界和邏輯世界之間的鴻溝，充當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的眼睛和耳朵，分析從傳感器收集的數(shù)據(jù)并根據(jù)這些數(shù)據(jù)采取處理。

傳感器可以按多種方式分類。一種常見的方法是將它們分類為主動(dòng)或被動(dòng)。有源傳感器是一種需要外部電源才能響應(yīng)環(huán)境輸入并產(chǎn)生輸出的傳感器。例如，氣象衛(wèi)星中使用的傳感器通常需要一些能源來提供有關(guān)地球大氣層的氣象數(shù)據(jù)。

另一方面，無源傳感器不需要外部電源來檢測(cè)環(huán)境輸入。它依賴于環(huán)境本身的能量，使用光能或熱能等能源。一個(gè)很好的例子是水銀玻璃溫度計(jì)。水銀會(huì)隨著溫度的波動(dòng)而膨脹和收縮，從而導(dǎo)致玻璃管中的液位升高或降低。外部標(biāo)記提供了一個(gè)人類可讀的儀表，用于查看溫度。

一些類型的傳感器，例如地震和紅外光傳感器，有主動(dòng)和被動(dòng)兩種形式。部署傳感器的環(huán)境通常決定哪種類型最適合應(yīng)用程序。

傳感器分類的另一種方法是根據(jù)傳感器產(chǎn)生的輸出類型，根據(jù)它們是模擬的還是數(shù)字的。模擬傳感器將環(huán)境輸入轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的輸出模擬信號(hào)。燃?xì)鉄崴?/u>中使用的熱電偶是模擬傳感器的一個(gè)很好的例子。熱水器的指示燈持續(xù)加熱熱電偶。如果指示燈熄滅，熱電偶就會(huì)冷卻，并發(fā)送一個(gè)不同的模擬信號(hào)，指示應(yīng)該關(guān)閉氣體。