傳感器（sensor/sensor）它是一種檢測設(shè)備，可以感應測量的信息，并定期將感應到的信息轉(zhuǎn)換為電信號或其他所需形式的信息輸出。它們?yōu)槲矬w提供觸覺、味覺、嗅覺等感官使物體具有感知和敏銳捕捉外界細微變化的能力。

傳感器具有小型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化等特點，它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的第一個環(huán)節(jié)。廣泛應用于日用品和各個領(lǐng)域，與其他設(shè)備進行信息交換和處理，滿足信息傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它們被用來觸摸電梯按鈕、制造業(yè)也使用常見應用，例如帶自動調(diào)光功能的觸控底座、機械、航空航天、汽車、醫(yī)藥、機器人和其他行業(yè)。還可以測量材料的化學和物理性質(zhì)，例如，光學傳感器用于測量折射率，振動傳感器用于測量流體粘度，電化學傳感器用于監(jiān)測流體pH值。

隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，從結(jié)構(gòu)傳感器到固體傳感器再到智能傳感器，都采用了微機械系統(tǒng)（MEMS）制造實現(xiàn)小型化、快速響應和高靈敏度。傳感器的發(fā)展前景廣闊，應用范圍涵蓋智能、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，推動科技進步和推進無人駕駛、人工智能與機器人技術(shù)創(chuàng)新。

微型化

隨著微機電系統(tǒng)的發(fā)展，（MEMS）隨著技術(shù)的發(fā)展，傳感器的體積和尺寸已經(jīng)顯著減小，并且可以將其制成微米或納米器件。這項技術(shù)的發(fā)展主要得益于MEMS（MEMS）以及硅光子集成技術(shù)的廣泛應用。在實際應用中，小型化的意義不僅在于器件尺寸的縮小，還在于納米技術(shù)成果的集成，這使得MEMS的大規(guī)模生產(chǎn)和制造成為可能。例如，微驅(qū)動器、微傳感器和微電路可以集成到微米尺寸的器件中，這促進了納米技術(shù)在各個領(lǐng)域的應用和發(fā)展。

數(shù)字化

現(xiàn)代傳感器的輸出信號以數(shù)字形式表示，這使得數(shù)據(jù)處理、傳輸和存儲更加方便，數(shù)據(jù)的準確性和可靠性也得到提高。在最新的研究中，科學家們構(gòu)建了一種稱為'電子舌'該裝置設(shè)計用于在一定程度上替代人的舌頭，并用于待測樣品味覺指數(shù)的定性和定量測量。該技術(shù)的目標是將人舌對風味物質(zhì)的味覺感知轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)字化結(jié)果，從而實現(xiàn)味覺評價的自動化和客觀化。這種創(chuàng)新將有助于食品工業(yè)、質(zhì)量控制和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更高水平的研究和應用。

智能化

現(xiàn)代傳感器不僅具有智能能力，還可以處理數(shù)據(jù)、決策和反饋還具有學習和適應環(huán)境的能力，從而顯著提高了傳感器的智能水平。多功能傳感器意味著它具有多種不同的測量或檢測功能并能適應不同的應用要求，從而大大增強了傳感器的靈活性和多樣性。然而，目前大多數(shù)傳感器很難在寬檢測范圍和高靈敏度之間取得平衡，同時還面臨著實現(xiàn)多功能的問題（例如散熱、加熱等）的挑戰(zhàn)。

系統(tǒng)化

該傳感器配備有其他設(shè)備、系統(tǒng)或平臺的連接和集成能力，從而形成完整的感知和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)更先進的功能和應用。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在該系統(tǒng)中起著重要作用，其主要功能是作為數(shù)據(jù)采集站，通常借助微型計算機設(shè)備進行系統(tǒng)控制。在實踐中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要用于采集傳感器產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)，并進行有效的測量和數(shù)據(jù)記錄。該過程確保可以從傳感器獲得準確的數(shù)據(jù)，并且可以用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理、分析和控制策略的制定提供了必要的依據(jù)。

網(wǎng)絡化

傳感器具有通過網(wǎng)絡進行通信和傳輸數(shù)據(jù)的能力，尤其是無線傳感器通過在節(jié)點之間形成網(wǎng)絡化布局，借助節(jié)點中的各種傳感器對環(huán)境進行綜合分析。這使得傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控、控制和協(xié)同操作，從而顯著提高傳感器的遠程和分布式應用能力。

在結(jié)構(gòu)上，電子傳感器由敏感元件組成、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路和輔助電源。這四個部分相互配合，共同完成傳感器的感知、轉(zhuǎn)換和輸出功能。

敏感元件

這是傳感器的核心部件，直接感受被測量，輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號。

轉(zhuǎn)換元件

轉(zhuǎn)換元件將敏感元件獲得的物理量或信號轉(zhuǎn)換為傳感器中的電信號或數(shù)字信號，便于傳輸和處理。這個轉(zhuǎn)換過程是實現(xiàn)傳感器智能化的關(guān)鍵步驟之一。智能傳感器的實現(xiàn)離不開各種特定傳感器及其相應轉(zhuǎn)換元件的配合與操作。

這些轉(zhuǎn)換元件可以調(diào)節(jié)傳感器獲得的原始數(shù)據(jù)、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，從而得到準確可靠的數(shù)字或模擬信號輸出。這些輸出信號可以直接傳輸?shù)狡渌O(shè)備、實現(xiàn)遠程監(jiān)控的系統(tǒng)或平臺、控制和協(xié)作操作也可以被處理和分析以獲得關(guān)于被測量的有用信息。

變換電路

轉(zhuǎn)換電路負責放大和調(diào)制轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號，以確保信號能夠被精確測量和處理。它的主要作用是將傳感器獲得的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。對于有電壓輸出信號的傳感器，由于其輸出信號本身是電壓的形式，通常不需要轉(zhuǎn)換電路。但這類傳感器的抗干擾能力相對較差，可能會受到外界干擾而產(chǎn)生誤差。

對于電壓型內(nèi)阻傳感器，其工作原理是通過轉(zhuǎn)換電路將測量器件的內(nèi)阻和電壓的變化轉(zhuǎn)換成電信號。這種傳感器通常用于測量電阻或電壓例如，在溫度傳感器中，電壓內(nèi)阻傳感器通常用于測量溫度值。

輔助電源

輔助電源為傳感器提供所需的電源，保證傳感器能夠正常工作。輔助電源系統(tǒng)主要負責為傳感器和控制設(shè)備提供穩(wěn)定的電流和電壓。

該系統(tǒng)通常包括輔助轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括充電和放電電路、線路濾波器、變壓器、逆變單元、輸出濾波電路、三相輸出接觸器、控制單元、充電機單元、應急啟動電源和各種傳感器等。這些部件協(xié)同工作，確保傳感器在各種工作條件下都能得到可靠的供電。輔助電源系統(tǒng)還包括高壓輔助母線電路和中壓母線電路。這些總線電路負責將電能從輔助變流器傳輸?shù)絺鞲衅骱涂刂圃O(shè)備，確保電能傳輸?shù)母咝院头€(wěn)定性。

物理傳感器

物理傳感器利用已知的物理效應，如光電效應、熱電效應、電磁感應等，將物理量之間的對應關(guān)系轉(zhuǎn)換為電信號來實現(xiàn)測量。他們收集原始情景數(shù)據(jù)，并根據(jù)感知的數(shù)據(jù)類型對其進行分類。這些傳感器利用壓電效應、離子化、熱電、光電、磁電等物理效應來感知和測量不同的物理量。它們將微小的信號變化轉(zhuǎn)化為電信號，用于測量和監(jiān)測各種物理現(xiàn)象。

傳感器

物理傳感器可以根據(jù)其用途進行分類，包括壓力傳感器、力敏感器、加速度傳感器等。他們可以測量和檢測壓力、強度和加速度等物理量。此外，根據(jù)材料的不同，物理傳感器可以分為金屬聚合物和陶瓷混合物等不同類別。

在物理傳感器中，可以分為結(jié)構(gòu)傳感器和物理傳感器。結(jié)構(gòu)傳感器基于物理規(guī)律進行測量，并利用結(jié)構(gòu)變化來感知目標的狀態(tài)或參數(shù)變化。物理傳感器通過材料的特性對外部刺激如電阻做出反應、電容、電感變化來實現(xiàn)測量和檢測。此外，納米傳感器是一種微型裝置，通過將生物識別元件固定在物理和化學傳感器的表面來診斷生物材料或組織的樣品。這些納米傳感器使用納米技術(shù)和生物識別技術(shù)來檢測和測量微觀生物信號。

化學傳感器

化學傳感器是一種獨立的分析裝置，用于檢測液體或氣體環(huán)境中的化學成分。化學傳感器是一種對化學物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，可用于氣體檢測、水質(zhì)監(jiān)測和濕度溫度檢測等。它們通過測量與特定化學物質(zhì)濃度相關(guān)的物理信號來提供信息。化學傳感器利用電化學反應原理將無機和有機化學物質(zhì)的成分結(jié)合起來、將濃度轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。

化學傳感器可以傳輸各種化學物質(zhì)（電解質(zhì)、化合物、分子、離子等）將傳感器的狀態(tài)或變化定性或定量地轉(zhuǎn)換為電信號并輸出的裝置，通常由接收器和換能器組成。化學傳感器的功能包括兩個主要步驟：識別和轉(zhuǎn)導。在識別步驟中，分析物分子與傳感器識別元件結(jié)構(gòu)中包含的受體分子或位點相互作用。這導致特定物理參數(shù)的變化，并且這種變化由產(chǎn)生輸出信號的傳感器報告。

生物傳感器

生物傳感器是一種生物材料、與物理和化學傳感器或傳感器微系統(tǒng)密切相關(guān)或集成的生物衍生材料或仿生材料分析設(shè)備。生物傳感器可以是光學傳感器、電化學傳感器、溫度型傳感器、壓電型傳感器、微機械傳感器和其他不同類型的傳感器。根據(jù)國際理論和應用化學聯(lián)合會（IUPAC）根據(jù)生物傳感器的定義，將物理和化學傳感器與能夠識別生物衍生分子的元件相結(jié)合的分析設(shè)備被定義為生物傳感器。

生物傳感器主要使用生物成分，如細胞、蛋白質(zhì)、核酸或仿生聚合物等，以檢測分析物。這些生物成分通常封裝在半透性屏障中，如透析膜或水凝膠，這些屏障以物理或化學方式限制大分子的移動。生物傳感器廣泛應用于生物醫(yī)學和生物技術(shù)。生物傳感器的優(yōu)勢在于其高選擇性和高靈敏度。它們可以高選擇性地檢測特定的生物分子，并對目標分子的濃度具有高靈敏度。生物傳感器的應用有助于實現(xiàn)個性化醫(yī)療、健康監(jiān)測和生物工程進展。

醫(yī)學檢測

在該領(lǐng)域中，使用生物傳感器可以通過與DNA相互作用的生物成分來檢測和分析DNA序列，以進行基因檢測、遺傳疾病篩查等。它還可以用于檢測和監(jiān)測生物中的特定生物標志物，如蛋白質(zhì)、酶、代謝物等，用于疾病診斷和監(jiān)測。通過測量血液或體液中的葡萄糖濃度，它可以用于糖尿病管理和血糖監(jiān)測。檢測液體或生物環(huán)境中pH值的變化，用于監(jiān)測和調(diào)節(jié)酸堿平衡。在DNA擴增的遺傳技術(shù)中發(fā)揮重要作用、基因測序、基因表達等應用。

工業(yè)自動化

傳感器在工業(yè)自動化中起著重要的作用，用于監(jiān)測和控制生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，如溫度、壓力、濕度、流量、速度、位置等。它們用于實現(xiàn)自動控制和監(jiān)控系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量和安全性。在工業(yè)自動化生產(chǎn)的整個工作流程中，需要的傳感器數(shù)量也是比較龐大的另外生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，需要做好多方監(jiān)控隨著計算機控制技術(shù)和自動化生產(chǎn)技術(shù)的不斷深入，傳感器的應用范圍逐漸廣泛，因此對計算機控制技術(shù)的輔助作用更加明顯。

汽車工業(yè)

傳感器在汽車工業(yè)中被廣泛用于監(jiān)測和控制車輛的各種參數(shù)，包括發(fā)動機溫度、油位、速度、轉(zhuǎn)向角度、氣囊系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等。它們用于提高駕駛安全性、駕駛舒適性和燃油經(jīng)濟性。在傳感器系統(tǒng)在車輛中的實際應用中，傳感器的主要功能是實時監(jiān)控車輛的整體工作狀況，自動生成相關(guān)數(shù)據(jù)，并編寫系統(tǒng)報告隨著機械自動化技術(shù)的加入，傳感器系統(tǒng)的工作變得更加方便。

醫(yī)療保健

早在1967年，厄普代克等人]首先開發(fā)了基于GOD的酶電極，然后隨著醫(yī)療保健需求的增加，基于GOD的葡萄糖傳感器迅速發(fā)展，商業(yè)上廣泛使用的手指刺破式血糖儀是其代表。傳感器在醫(yī)療保健領(lǐng)域有許多應用，用于監(jiān)測病人和病人的健康狀況生命體征，如心率、血壓、血糖水平等。它們也用于醫(yī)療設(shè)備，如x光機、核磁共振儀等。柔性傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應用是目前最熱門的研究方向。

環(huán)境監(jiān)測

傳感器在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用，用于監(jiān)測空氣質(zhì)量、水質(zhì)、土壤條件、噪音水平等。他們幫助保護環(huán)境、提供生態(tài)信息和預警系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)部署各種傳感器，如CO2傳感器、噪聲傳感器等，通過PLC系統(tǒng)控制單元進行程序修改和運行監(jiān)控，然后在LED屏幕上顯示數(shù)據(jù)信息。

家居智能化

傳感器在智能家居中起著關(guān)鍵作用，它們用于檢測和控制家中的各種參數(shù)，例如溫度、濕度、光照、煙霧、門窗狀態(tài)等。他們可以實現(xiàn)智能家居自動化、能源管理和安全監(jiān)控。

物聯(lián)網(wǎng)

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，用于采集和傳輸各種物理量和環(huán)境信息。它們與互聯(lián)網(wǎng)相連，實現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和遠程監(jiān)控。被動后向散射通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的新興技術(shù)之一，可以使傳感器擺脫電池的束縛，避免復雜的人工維護，降低無線傳感器的成本。

通過物聯(lián)網(wǎng)、北斗導航和其他新一代傳感技術(shù)與壓力傳感器相結(jié)合、光學傳感器、位移傳感器、視頻監(jiān)控等終端設(shè)備，平臺可以動態(tài)化、實時、智能化地識別、感知、定位、跟蹤、采集、監(jiān)控、管理公路建設(shè)指揮部、施工、第三方檢測等現(xiàn)場信息，及時提供平臺、準確的數(shù)。

農(nóng)業(yè)技術(shù)

傳感器在農(nóng)業(yè)中廣泛用于監(jiān)測土壤濕度、氣象條件監(jiān)測、作物生長監(jiān)測、灌溉控制等。它們有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用效率。

航空航天

傳感器在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，用于飛機導航、姿態(tài)控制、氣象監(jiān)測、遙感等。通過傳感器獲得飛機上的機械和熱環(huán)境參數(shù)、圖像，以及各子系統(tǒng)經(jīng)編機架的工作狀態(tài)和工作參數(shù)等各種數(shù)據(jù)、加密、調(diào)制、放大、過濾后，通過天線發(fā)射出去、它被傳送到地面監(jiān)測站，接收到的信號被放大、濾波、解調(diào)、解密、解幀、求解過程中，獲取原始參數(shù)數(shù)據(jù)，進行地面監(jiān)測、解釋，用于評估飛行試驗結(jié)果、故障定位、健康監(jiān)測和趨勢預測等，具有非常重要的功能和意義。在國防航空航天等需要多個光電傳感器信息融合的領(lǐng)域具有良好的應用前景。

結(jié)構(gòu)監(jiān)測

傳感器用于監(jiān)測建筑物和結(jié)構(gòu)，包括地震監(jiān)測、結(jié)構(gòu)變形、溫度變化等。它們有助于提前發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化和損壞，并采取相應的維護和保護措施。

安防系統(tǒng)

傳感器廣泛應用于安全領(lǐng)域，包括入侵檢測、煙霧和火災報警、視頻監(jiān)控等。它們用于提供安全和保護，并保護人員和財產(chǎn)的安全。近年來，隨著無線傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡逐漸取代了傳統(tǒng)的有線形式，分布式網(wǎng)絡節(jié)點增強了安全系統(tǒng)設(shè)計的靈活性和可擴展性。

能源管理

傳感器在能源管理中發(fā)揮著重要作用，用于監(jiān)控能源消耗、測量水、電、燃氣的使用，以及優(yōu)化能源利用和節(jié)能減排。

海洋技術(shù)

傳感器在導航和海洋技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，用于導航、海洋觀測、水下探測等。它們有助于船只和海洋資源的管理和保護。

科學研究

傳感器廣泛用于科學研究和實驗室實驗、物理測量、生物學研究、天文觀測等。它們提供各種參數(shù)和現(xiàn)象的精確測量和監(jiān)控。

智能交通系統(tǒng)

傳感器在智能交通系統(tǒng)中廣泛用于交通流量監(jiān)控、智能交通信號控制、車輛檢測和識別等。它們有助于提高交通效率和減少交通擁堵。

智能穿戴設(shè)備

傳感器在包括智能手表在內(nèi)的智能可穿戴設(shè)備中發(fā)揮著關(guān)鍵作用、健康監(jiān)測設(shè)備、運動追蹤器等。它們被用來監(jiān)測身體活動、健康狀況和生活習慣。

游戲和虛擬現(xiàn)實

傳感器廣泛用于游戲和虛擬現(xiàn)實中的動作捕捉、姿勢識別、環(huán)境感知等。它們?yōu)槌两接螒蝮w驗和虛擬現(xiàn)實交互提供支持。