第1部分 传感器的一般特性、分析方法

第1章 传感器概述

1.1 传感器的定义及分类

1.1.1 传感器的定义

为了研究自然现象和制造劳动工具，人类必须了解外界各类信息。了解外界信息的最初通道是大自然赋予人体的生物体感官，如五官、皮肤等。随着人类实践的发展，仅靠感官获取外界信息是远远不够的，人们必须利用已掌握的知识和技术制造一类器件或装置，以补充或替代人体感官的功能，于是出现了传感器。

能够把特定的被测量信息（如物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号的器件或装置，称为传感器。传感器是生物体感官的工程模拟物；反之，生物体的感官则可以看作是天然的传感器。

所谓“可用信号”，是指便于传输、便于处理的信号。就目前而言，电信号最为满足便于传输、便于处理的要求。因此，也可以把传感器狭义地定义为：能把外界非电量信息转换成电信号输出的器件或装置。目前只要谈到传感器，指的几乎都是以电信号为输出的传感器。除电信号以外，人们在不断探索和利用新的信号媒介。可以预料，当人类跨入光子时代，光信号能够更为快速、高效传输与处理时，一大批以光信号为输出的器件和装置将加入到传感器的家族里来。

1.1.2 传感器的分类

现已发展起来的传感器用途纷繁，原理各异，形式多样，就其分类方法也有多种，其中有两种分类法最为常用：一是按外界输入信号转换至电信号过程中所利用的效应来分类，如利用物理效应进行转换的为物理传感器；利用化学反应进行转换的为化学传感器；利用生物效应进行转换的为生物传感器等。表1.1列出了与五官对应的几种传感器及其效应。二是按输入量分类，如输入信号是用来表征压力大小的，就称为压力传感器。这种分类法可将传感器分为位移（线位移和角位移）、速度、角速度、力、力矩、压力、流速、液面、温度、湿度、光、热、电压、电流、气体成分、浓度和黏度传感器等。用户和生产厂家所关心的各种待测信息的种类，正好与这种分类方法相对应。

表1.1 与五官对应的几种传感器及其效应