1.2.1 传感器的组成及其分类

1.传感器的组成

传感器就是能够感觉外界信息，并能按一定规律将这些信息转换成可用的输出信号的器件或装置。传感器的输入量通常指非电量，如物理量、化学量、生物量等；而输出量是便于传输、转换、处理、显示的物理量，主要是电量信号。例如，电容式传感器的输入量可以是力、压力、位移、速度等非电量信号，输出则是电压信号。

传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，如图1.4所示。

（1）敏感元件

敏感元件是传感器中能直接感受被测量的部分，即直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量。例如弹性敏感元件将压力转换为位移，且压力与位移之间保持一定的函数关系。

（2）转换元件

转换元件是传感器中将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。例如，应变式压力传感器中的电阻应变片将应变转换成电阻的变化。

（3）转换电路

转换电路将电量参数转换成便于测量的电压、电流、频率等电量信号。例如，交直流电桥、放大器、振荡器、电荷放大器等。

应注意并不是所有的传感器必须同时包括敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件，如热电偶；如果转换元件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的电量，传感器就没有敏感元件，如压电元件。

2.传感器的分类

传感器千差万别、种类繁多，分类方法也不尽相同，常用的分类方法有如下几种（见表1.3）。

（1）按被测物理量分类

传感器按被测物理量可分为温度、压力、流量、物位、位移、加速度、磁场、光通量等传感器。这种分类方法明确表明了传感器的用途，便于选用，如压力传感器用于测量压力信号。

（2）按传感器工作原理分类

传感器按工作原理可分为电阻传感器、热敏传感器、光敏传感器、电容传感器、电感传感器、磁电传感器等，这种方法表明了传感器的工作原理，有利于传感器的设计和应用，见表1.3。例如，电容传感器就是将被测量转换成电容值的变化。

（3）按传感器转换能量供给形式分类

传感器按转换能量供给形式分为能量变换型（发电型）和能量控制型（参量型）两种。

能量变换型传感器在进行信号转换时不需要另外提供能量，就可将输入信号能量变换为另一种形式的能量输出，例如，热电偶传感器、压电式传感器等。

能量控制型传感器工作时必须有外加电源，如电阻、电感、电容、霍尔式传感器等。

（4）按传感器工作机理分类

传感器按工作机理可分为结构型传感器和物性型传感器。

结构型传感器是指被测量变化时引起了传感器结构发生改变，从而引起输出电量变化。例如，电容压力传感器当外加压力变化时，电容极板发生位移而使结构改变，从而引起电容值和输出电压发生变化。

物性型传感器是利用物质的物理或化学特性随被测参数变化而改变的原理工作。一般没有可动结构部分，易小型化，如各种半导体传感器。

习惯上常把工作原理和用途结合起来命名传感器，如电容式压力传感器、电感式位移传感器等。