传感器

定义：传感器是一种能感知被测信息（物理量、化学量、生物量等），并将其按一定规律转换为电信号或其他所需形式信号输出的检测装置，是实现自动检测和控制的首要环节。

核心功能

1. 信息感知：捕捉外界环境或被测对象的特征参数（如温度、压力、光线、湿度、位移等）。

2. 信号转换：将感知的非电信号（如机械振动、热辐射）转换为电信号（电压、电流、频率等），便于后续处理和传输。

3. 信号调理：部分传感 器内置放大、滤波等电路，对原始信号进行预处理，提高信噪比。

   
   

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主要分类

传感 器种类繁多，可按以下维度分类：

1. 按被测物理量分类

• 物理量传感 器：测量温度（热电偶、热电阻）、压力（应变式压力传感 器）、位移（光栅、LVDT）、速度（编码器）、加速度（压电加速度计）等。

• 化学量传感 器：检测气体浓度（MQ 气体传感 器）、pH 值（玻璃电极）、湿度（电容式湿度传感 器）等。

• 生物量传感 器：监测生物信号（心电电极）、酶浓度（生物燃料电池）、细胞活动（微电极阵列）等。

2. 按工作原理分类

• 电学式：基于电阻、电容、电感变化（如应变片、电容式位移传感 器）。

• 磁学式：利用电磁感应原理（如涡流传感 器、磁栅）。

• 光学式：通过光信号转换（如光纤传感 器、光栅传感 器、激光位移传感 器）。

• 压电式：基于压电效应（如石英晶体传感 器，用于振动、力测量）。

• 热电式：利用热电效应（如热电偶、热释电红外传感 器）。

3. 按输出信号类型分类

• 模拟量传感 器：输出连续信号（如电压 0-5V、电流 4-20mA），需模数转换后接入数字系统。

• 数字量传感 器：直接输出数字信号（如编码器的脉冲信号、I2C/SPI 接口传感器），便于计算机处理。

典型应用场景

1. 工业制造

• 生产线监测：压力传感 器监控液压系统，温度传感器 监测设备温升，视觉传感 器（CCD/CMOS）用于缺陷检测。

• 机器人：力反馈传感 器实现精密装配，激光雷达（LiDAR）用于导航避障。

2. 消费电子

• 智能手机：加速度计（计步、屏幕旋转）、陀螺仪（AR/VR 姿态检测）、环境光传感 器（自动调节亮度）。

• 智能家居：红外传感 器（人体感应）、气体传感 器（烟雾 / 燃气报警）。

3. 汽车领域

• 发动机控制：曲轴位置传感 器、氧传感 器（空燃比调节）。

• 安全系统：碰撞传感 器（触发气囊）、胎压监测传感 器（TPMS）。

4. 医疗健康

• 监护设备：心电传感 器、血氧饱和度传感 器（SpO?）、血糖传感 器（无创检测技术）。

• 手术机器人：力反馈传感 器实现精准操作。

5. 环境监测

• 气象站：温湿度传感 器、气压传感器、PM2.5 传感 器。

• 水利 / 农业：液位传感 器（水库监测）、土壤湿度传感 器（智能灌溉）。