一、基础理论
定义
传感器是一种能够将物理量、化学量或生物量等被测量按照一定规律转换为可用电信号或其他形式信号的装置。其核心功能是实现非电信号到电信号的转换，便于后续处理、传输和控制
。国家标准（GB/T 7665-2005）明确其由敏感元件（感知输入量）和转换元件（信号转换）组成
组成结构
敏感元件：直接感知被测量（如温度、压力），并输出与被测量相关的物理量（如电阻变化、形变）
转换元件：将敏感元件的输出转换为电信号（如应变电阻将形变转化为电阻变化）
变换电路：对电信号进行放大、滤波等处理（如放大微弱的光电信号）
辅助电源：为转换元件和电路提供能量支持
二、主要分类方式
按被测物理量分类
根据测量对象的不同，可分为：
温度传感器：如热电偶、热敏电阻
压力传感器：用于工业自动化、航空航天领域
光传感器：利用光电效应（如光敏电阻、光电二极管）
磁传感器：如霍尔传感器，检测磁场强度和方向
按工作原理分类
电阻式：基于电阻变化（如应变片、热敏电阻）
电容式：利用电容值变化（如湿度传感器）
压电式：通过压电效应转换机械能（如振动传感器）
电磁式：基于电磁感应原理（如电感式位移传感器）
按输出信号类型分类
模拟传感器：输出连续变化的电信号（如电压型温度传感器）
数字传感器：直接输出数字信号（如数字湿度传感器）
开关传感器：当被测量达到阈值时输出高低电平（如接近开关）
按制造工艺分类
集成传感器：采用半导体工艺，将敏感元件与电路集成（如MEMS加速度计）
厚膜/薄膜传感器：通过沉积或涂覆工艺制成（如陶瓷压力传感器）
柔性传感器：使用可弯曲材料，适用于可穿戴设备
按能量转换方式分类
能量控制型：需外部电源驱动（如电阻式传感器）
能量转换型：自发电型（如压电传感器、热电偶）
三、关键特性与指标
静态特性
线性度：输入与输出关系的线性偏差
灵敏度：输出变化量与输入变化量的比值（如2mV/℃）
重复性：多次测量的一致性
动态特性
频率响应：传感器对高频信号的跟踪能力
阶跃响应：对突变输入的响应速度（如压力传感器的上升时间）
总结
传感器的理论与分类体系融合了物理效应（如光电、压电）、材料科学（如陶瓷、纳米材料）和信号处理技术。例如，MEMS传感器的微型化依赖半导体工艺
，而智能传感器的自校准功能则需算法支持（如神经网络补偿温度漂移）
。实际应用中需结合场景需求选择类型：工业场景优先考虑耐高温/腐蚀的陶瓷传感器
，医疗领域则需高精度的生物传感器
