传感器（Sensor）是一种常见的却又很重要的器材，它是感触规则的被丈量的各种量并按必定规则将其转化为有用信号的器材或设备。关于传感器来说，依照输入的状况，输入可以分红静态量和动态量。咱们可以依据在各个值的安稳状况下，输出量和输入量的联络得到传感器的静态特性。
传感器的静态特性的首要指标有线性度、迟滞、重复性、活络度和准确度等。传感器的动态特性则指的是关于输入量跟着时刻改动的呼应特性。动态特性一般选用传递函数等主动操控的模型来描绘。一般，传感器接纳到的信号都有弱小的低频信号，外界的搅扰有的时分的起伏可以逾越被丈量的信号，因而消除串入的噪声就成为了一项要害的传感器技能。
物理传感器
物理传感器是检测物理量的传感器。它是运用某些物理效应，把被丈量的物理量转化成为便于处理的能量方式的信号的设备。其输出的信号和输入的信号有确认的联络。首要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。
作为比方，让咱们看看比较常用的光电式传感器。这种传感器把光信号转化成为电信号，它直接检测来自物体的辐射信息，也可以转化其他物理量成为光信号。其首要的原理是光电效应：当光照耀到物质上的时分，物质上的电效应产生改动，这儿的电效应包含电子发射、电导率和电位电流等。
显着，可以简略产生这样效应的器材成为光电式传感器的首要部件，比方说光敏电阻。这样，咱们知道了光电传感器的首要作业流程便是接受相应的光的照耀，通过相似光敏电阻这样的器材把光能转化成为电能，然后通过扩大和去噪声的处理，就得到了所需求的输出的电信号。这儿的输出电信号和原始的光信号有必定的联络，一般是挨近线性的联络，这样核算原始的光信号就不是很杂乱了。其它的物理传感器的原理都可以类比于光电式传感器。
物理传感器的运用规模是十分广泛的，咱们仅仅就生物医学的视点来看看物理传感器的运用状况，之后不难估测物理传感器在其他的方面也有重要的运用。
比方血压丈量是医学丈量中的最为惯例的一种。咱们一般的血压丈量都是间接丈量，通过体表检测出来的血流和压力之间的联络，然后测出脉管里的血压值。丈量血压所需求的传感器一般都包含一个弹性膜片，它将压力信号改变成为膜片的变形，然后再依据膜片的应变或位移转化成为相应的电信号。在电信号的峰值处咱们可以检测出来收缩压，在通过反相器和峰值检测器后，种传感器外形咱们可以得到舒张压，通过积分器就可以得到均匀压。
让咱们再看看呼吸丈量技能。呼吸丈量是临床确诊肺功用的重要依据，在外科手术和患者监护中都是必不可少的。比方在运用用于丈量呼吸频率的热敏电阻式传感器时，把传感器的电阻安装在一个夹子前端的外侧，把夹子夹在鼻翼上，当呼吸气流从热敏电阻外表流过期，就可以通过热敏电阻来丈量呼吸的频率以及热气的状况。
再比方最常见的体表温度丈量进程，尽管看起来很简略，可是却有着杂乱的丈量机理。体表温度是由部分的血流量、下层安排的导热状况和表皮的散热状况等多种要素决议的，因而丈量皮肤温度要考虑到多方面的影响。热电偶式传感器被较多的运用到温度的丈量中，一般有杆状热电偶传感器和薄膜热电偶传感器。
由于热电偶的尺度十分小，精度比较高的可做到微米的等级，所以可以比较准确地丈量出某一点处的温度，加上后期的剖析计算，可以得出比较全面的剖析效果。这是传统的水银温度计所不能比较的，也展现了运用新的技能给科学展开带来的宽广远景。
从以上的介绍可以看出，仅仅在生物医学方面，物理传感器就有着多种多样的运用。传感器的展开方向是多功用、有图画的、有智能的传感器。传感器丈量作为数据取得的重要手法，是工业生产甚至家庭日子所必不可少的器材，而物理传感器又是最一般的传感器宗族，灵活运用物理传感器必定可以创造出更多的产品，更好的效益。
光纤传感器
近年来，传感器在朝着活络、准确、适应性强、细巧和智能化的方向展开。在这一进程中，光纤传感器这个传感器宗族的新成员倍受青睐。光纤具有许多优异的功用，例如：抗电磁搅扰和原子辐射的功用，径细、质软、重量轻的机械功用，绝缘、无感应的电气功用，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学功用等，它可以在人达不到的当地（如高温区），或许对人有害的区域（如核辐射区），起到人的耳目的效果，而且还能逾越人的生理边界，接纳人的感官所感触不到的外界信息。
光纤传感器是最近几年呈现的新技能，可以用来丈量多种物理量，比方声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等，还可以完结现有丈量技能难以完结的丈量使命。在狭小的空间里，在强电磁搅扰和高电压的环境里，光纤传感器都显现出了共同的才能。现在光纤传感器现已有70多种，大致上分红光纤本身传感器和运用光纤的传感器。
所谓光纤本身的传感器，便是光纤本身直接接纳外界的被丈量。外接的被丈量物理量可以引起丈量臂的长度、折射率、直径的改动，然后使得光纤内传输的光在振幅、相位、频率、偏振等方面产生改动。丈量臂传输的光与参阅臂的参阅光彼此干与（比较），使输出的光的相位（或振幅）产生改动，依据这个改动就可检测出被丈量的改动。光纤中传输的相位受外界影响的活络度很高，运用干与技能可以检测出10的负4 次方弧度的细小相位改动所对应的物理量。运用光纤的绕性和低损耗，可以将很长的光纤盘成直径很小的光纤圈，以添加运用长度，取得更高的活络度。
光纤声传感器便是一种运用光纤本身的传感器。当光纤遭到一点很细小的外力效果时，就会产生微曲折，而其传光才能产生很大的改动。声响是一种机械波，它对光纤的效果便是使光纤受力并产生曲折，通过曲折就可以得到声响的强弱。光纤陀螺也是光纤本身传感器的一种，与激光陀螺比较，光纤陀螺活络度高，体积小，成本低，可以用于飞机、舰船、导弹等的高功用惯性导航体系。如图便是光纤传感器涡轮流量计的原理。
别的一个大类的光纤传感器是运用光纤的传感器。其结构大致如下：传感器坐落光纤端部，光纤仅仅光的传输线，将被丈量的物理量改换成为光的振幅，相位或许振幅的改动。在这种传感器体系中，传统的传感器和光纤相结合。光纤的导入使得完成探针化的遥测供给了或许性。这种光纤传输的传感器适用规模广，运用简洁，可是精度比第一类传感器稍低。
光纤在传感器宗族中是后期之秀，它凭借着光纤的优异功用而得到广泛的运用，是在生产实践中值得注意的一种传感器。
仿生传感器
仿生传感器，是一种选用新的检测原理的新式传感器，它选用固定化的细胞、酶或许其他生物活性物质与换能器相配合组成传感器。这种传感器是近年来生物医学和电子学、工程学彼此浸透而展开起来的一种新式的信息技能。这种传感器的特色是机能高、寿数长。在仿生传感器中，比较常用的是生体模仿的传感器。
仿生传感器依照运用的介质可以分为：酶传感器、微生物传感器、细胞器传感器、安排传感器等。在图中咱们可以看到，仿生传感器和生物学理论的方方面面都有亲近的联络，是生物学理论展开的直接效果。在生体模仿的传感器中，尿素传感器是最近开发出来的一种传感器。下面就以尿素传感器为比方介绍仿生传感器的运用。
尿素传感器，首要是由生体膜及其离子通道两部分构成。生体膜可以感触外部影响影响，离子通道可以接纳生体膜的信息，并进行扩大和传送。当膜内的感触部位遭到外部影响物质的影响时，膜的透过性将产生改动，使许多的离子流入细胞内，构成信息的传送。其间起重要效果的是生体膜的组成成分膜蛋白质，它能产生保形网络改动，使膜的透过性产生改动，进行信息的传送及扩大。生体膜的离子通道，由氨基酸的聚合体构成，可以用有机化学中简略组成的聚氨酸的聚合物（L一谷氨酸，PLG）为代替物质，它比酶的化学安稳性好。PLG是水溶性的，本不合适电机的润饰，但PLG和聚合物可以组成嵌段共聚物，构成传感器运用的感应膜。
生体膜的离子通道的原理基本上与生体膜相同，在电极大将嵌段共聚膜固定后，假如加感应PLG保性网络改动的物质，就会使膜的透过性产生改动，然后产生电流的改动，由电流的改动，便可以进行对影响性物质的检测。
尿素传感器经实验证明是安稳性好的一种生体模仿传感器，检测下限为10的负3次方的数量级，还可以检测影响性物质，可是暂时还不合适生体的计测。
现在，尽管现已展开成功了许多仿生传感器，但仿生传感器的安稳性、再现性和可批量生产性显着缺乏，所以仿生传感技能尚处于幼年期，因而，今后除持续开发出新系列的仿生传感器和完善现有的系列之外，生物活性膜的固定化技能和仿生传感器的固态化值得进一步研讨。
在不久的将来，模仿生体功用的嗅觉、味觉、听觉、触觉仿生传感器将呈现，有或许逾越人类五官的灵敏才能，完善现在机器人的视觉、味觉、触觉和对目的物进行操作的才能。咱们可以看到仿生传感器运用的广泛远景，但这些都需求生物技能的进一步展开，咱们拭目而待这一天的到来。
红外传感器
红外技能展开到现在，现已为咱们所熟知，这种技能现已在现代科技、国防和工农业等范畴取得了广泛的运用。红外传感体系是用红外线为介质的丈量体系，依照功用可以分红五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱丈量；（2）查找和盯梢体系，用于查找和盯梢红外方针，确认其空间方位并对它的运动进行盯梢；（3）热成像体系，可产生整个方针红外辐射的分布图象；（4）红外测距和通讯体系；（5）混合体系，是指以上各类体系中的两个或许多个的组合。
红外体系的中心是红外勘探器，依照勘探的机理的不同，可以分为热勘探器和光子勘探器两大类。下面以热勘探器为比方来剖析勘探器的原理。
热勘探器是运用辐射热效应，使勘探元件接纳到辐射能后引起温度升高，进而使勘探器中依赖于温度的功用产生改动。检测其间某一功用的改动，便可勘探出辐射。大都状况下是通过热电改动来勘探辐射的。当元件接纳辐射，引起非电量的物理改动时，可以通过恰当的改换后丈量相应的电量改动。
电磁传感器
磁传感器是最陈旧的传感器，指南针是磁传感器的最早的一种运用。可是作为现代的传感器，为了便于信号处理，需求磁传感器能将磁信号转化成为电信号输出。运用最早的是依据电磁感应原理制作的磁电式的传感器。这种磁电式传感器曾在工业操控范畴作出了出色的奉献，可是到今日现已被以高功用磁灵敏资料为主的新式磁传感器所代替。
在今日所用的电磁效应的传感器中，磁旋转传感器是重要的一种。磁旋转传感器首要由半导体磁阻元件、永久磁铁、固定器、外壳等几个部分组成。典型结构是将一对磁阻元件安装在一个永磁体的影响上，元件的输入输出端子接到固定器上，然后安装在金属盒中，再用工程塑料密封，构成密闭结构，这个结构就具有杰出的牢靠性。磁旋转传感器有许多半导体磁阻元件无法比较一款电磁传感器的外形的长处。除了具有很高的活络度和很大的输出信号外，而且有很强的转速检测规模，这是由于电子技能展开的效果。别的，这种传感器还可以运用在很大的温度规模中，有很长的作业寿数、抗尘埃、水和油污的才能强，因而耐受各种环境条件及外部噪声。所以，这种传感器在工业运用中遭到广泛的注重。
磁旋转传感器在工厂主动化体系中有广泛的运用，由于这种传感器有着令人满意的特性，一起不需求保护。其首要运用在机床伺服电机的滚动检测、工厂主动化的机器人臂的定位、液压冲程的检测、工厂主动化相关设备的方位检测、旋转编码器的检测单元和各种旋转的检测单元等。
现代的磁旋转传感器首要包含有四相传感器和单相传感器。在作业进程中，四相差动旋转传感器用一对检测单元完成差动检测，另一对完成倒差动检测。这样，四相传感器的检测才能是单元件的四倍。而二元件的单相旋转传感器也有自己的长处，也便是细巧牢靠的特色，而且输出信号大，能检测低速运动，抗环境影响和抗噪声才能强，成本低。因而单相传感器也将有很好的商场。
磁旋转传感器在家用电器中也有大的运用潜力。在盒式录音机的换向组织中，可用磁阻元件来检测磁带的结尾。家用录像机中大大都有变速与高速重放功用，这也可用磁旋转传感器检测主轴速度并进行操控，取得高画面的质量。洗衣机中的电机的正回转和高低速旋转功用都可以通过伺服旋转传感器来完成检测和操控。
这种开关可以感应到进入自己查验区域的金属物体，操控自己内部电路的开或关。开关自己产生磁场，当有金属物体进入到磁场会引起磁场的改动。这种改动通过开关内部电路可以变成电信号。
愈加杰出电磁传感器是一门运用很广的高新技能，国内、国外都投入了必定的科研力气在进行研讨，这种传感器的运用正在浸透入国民经济、国防建设和人们日常日子的各个范畴，跟着信息社会的到来，其位置和效果必将。
磁光效应传感器
现代电测技能日趋老练，由于具有精度高、便于微机相连完成主动实时处理等长处，现已广泛运用在电气量和非电气量的丈量中。可是电测法简略遭到搅扰，在沟通丈量时，频响不行宽及对耐压、绝缘方面有必定要求，在激光技能敏捷展开的今日，现已可以处理上述的问题。
磁光效应传感器便是运用激光技能展开而成的高功用传感器。激光，是本世纪六十年代初敏捷展开起来的又一新技能，它的呈现标志着人们把握和运用光波进入了一个新的阶段。由于以往一般光源单色度低，故许多重要的运用遭到限制，而激光的呈现，使无线电技能和光学技能日新月异、彼此浸透、彼此弥补。现在，运用激光现已制成了许多传感器，处理了许多曾经不能处理的技能难题，使它适用于煤矿、石油、天然气储存等风险、易燃的场所。
比方说用激光制成的光导纤维传感器，能丈量原油喷发、石油大罐龟裂的状况参数。在实测地址，不用电源供电，这关于安全防爆办法要求很严厉的石油化工设备群尤为适用，也可用来在大型钢铁厂的某些环节完成光学办法的遥测化学技能。
磁光效应传感器的原理首要是运用光的偏振状况来完成传感器的功用。当一束偏振光通过介质时，若在光束传达方向存在着一个外磁场，那么光通过偏振面将旋转一个视点，这便是磁光效应。也便是可以通过旋转的视点来丈量外加的磁场。在特定的实验设备下，偏转的视点和输出的光强成正比，通过输出光照耀激光二极管 LD，就可以取得数字化的光强，用来丈量特定的物理量。
自六十年代末开端，RCLecraw提出有关磁光效应的研讨报告后，引起咱们的注重。日本，苏联等国家均展开了研讨，国内也有学者进行探究。磁光效应的传感器具有优秀的电绝缘功用和抗搅扰、频响宽、呼应快、安全防爆等特性，因而对一些特别场合电磁参数的丈量，有共同的成效，尤其在电力体系中高压大电流的丈量方面、更显现它潜在的优势。一起通过开发处理体系的软件和硬件，也可以完成电焊机和机器人操控体系的主动实时丈量。在磁光效应传感器的运用中，最重要的是挑选磁光介质和激光器，不同的器材在活络度、作业规模方面都有不同的才能。跟着近几十年来的高功用激光器和新式的磁光介质的呈现，磁光效应传感器的功用越来越强，运用也越来越广泛。
磁光效应传感器做为一种特定用处的传感器，可以在特定的环境中发挥自己的功用，也是一种十分重要的工业传感器。
压力传感器
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而咱们一般运用的压力传感器首要是运用压电效应制作而成的，这样的传感器也称为压电传感器。
咱们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着必定方向遭到机械力效果产生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会从头回到不带电的状况，也便是遭到压力的时分，某些晶体或许产生出电的效应，这便是所谓的极化效应。科学家便是依据这个效应研发出了压力传感器。
压电传感器中首要运用的压电资料包含有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其间石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应便是在这种晶体中发现的，在必定的温度规模之内，压电性质一向存在，但温度逾越这个规模之后，压电性质彻底消失（这个高温便是所谓的“居里点”）。由于跟着应力的改动电场改动细小（也就说压电系数比较低），所以石英逐步被其他的压电晶体所代替。而酒石酸钾钠具有很大的压电活络度和压电系数，可是它只能在室温文湿度比较低的环境下才可以运用。磷酸二氢胺归于人工晶体，可以接受高温文适当高的湿度，所以现已得到了广泛的运用。
在现在压电效应也运用在多晶体上，比方现在的压电陶瓷，包含钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
压电效应是压电传感器的首要作业原理，压电传感器不能用于静态丈量，由于通过外力效果后的电荷，只要在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实践的状况不是这样的，所以这决议了压电传感器只可以丈量动态的应力。
压电传感器首要运用在加速度、压力和力等的丈量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简略、体积小、重量轻、运用寿数长等优异的特色。压电式加速度传感器在飞机、轿车、船只、桥梁和修建的振荡和冲击丈量中现已得到了广泛的运用，特别压电传感器的外形是航空和宇航范畴中更有它的特别位置。压电式传感器心乂
也可以用来丈量发动机内部焚烧压力的丈量与真空度的丈量。也可以用于军事工业，例如用它来丈量枪炮子弹在膛中击发的一会儿的膛压的改动和炮口的冲击波压力。它既可以用来丈量大的压力，也可以用来丈量细小的压力。
压电式传感器也广泛运用在生物医学丈量中，比方说心室导管式微音器便是由压电传感器制成的，由于丈量动态压力是如此遍及，所以压电传感器的运用就十分广泛。
除了压电传感器之外，还有运用压阻效应制作出来的压阻传感器，运用应变效应的应变式传感器等，这些不同的压力传感器运用不同的效应和不同的资料，在不同的场合可以发挥它们共同的用处。
