传感器的原理及组成

传感器是一种检测装置，一种获取信息的工具，或者说是一种传递感觉的机器。在最广泛的定义中，传感器是一种设备、模块或子系统，常用于自动控制和测量系统中。传感器可以解释为能够将某一被测物理量（如速度、温度、声、光等）变换成便于传送和处理的另一物理量（通常为电量）的器件或装置。传感器俗称探头，有时亦被称为换能器、变换器、变送器或探测器。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

传感器一般由敏感元件、转换元件、信号调理电路和辅助电路组成，但并不是所有的传感器都必须包括敏感元件和转换元件，如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件。敏感元件（预变换器）：是指传感器中能直接感受或响应被测量（非电量）并输出与之成确定关系的其他量（非电量）的部分。转换元件：是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的被测量转换成适于传输或测量的可用输出信号（一般为电信号）的部分。信号调理电路：是能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。辅助电路：通常指电源，即交、直流供电系统。

感器在物联网 （IoT） 中起着举足轻重的作用。它们可以创建一个生态系统来收集和处理有关特定环境的数据，从而可以更轻松有效地对其进行监控、管理和控制。物联网传感器用于家庭、野外、汽车、飞机、工业环境和其他环境。传感器弥合了物理世界和逻辑世界之间的鸿沟，充当计算基础设施的眼睛和耳朵，分析从传感器收集的数据并根据这些数据采取处理。

传感器可以按多种方式分类。一种常见的方法是将它们分类为主动或被动。有源传感器是一种需要外部电源才能响应环境输入并产生输出的传感器。例如，气象卫星中使用的传感器通常需要一些能源来提供有关地球大气层的气象数据。

另一方面，无源传感器不需要外部电源来检测环境输入。它依赖于环境本身的能量，使用光能或热能等能源。一个很好的例子是水银玻璃温度计。水银会随着温度的波动而膨胀和收缩，从而导致玻璃管中的液位升高或降低。外部标记提供了一个人类可读的仪表，用于查看温度。

一些类型的传感器，例如地震和红外光传感器，有主动和被动两种形式。部署传感器的环境通常决定哪种类型最适合应用程序。

传感器分类的另一种方法是根据传感器产生的输出类型，根据它们是模拟的还是数字的。模拟传感器将环境输入转换为连续变化的输出模拟信号。燃气热水器中使用的热电偶是模拟传感器的一个很好的例子。热水器的指示灯持续加热热电偶。如果指示灯熄灭，热电偶就会冷却，并发送一个不同的模拟信号，指示应该关闭气体。

与模拟传感器不同，数字传感器将环境输入转换为以二进制格式（1 和 0）传输的离散数字信号。数字传感器已在所有行业中变得相当普遍，在许多情况下取代了模拟传感器。例如，数字传感器现在用于测量湿度、温度、大气压力、空气质量和许多其他类型的环境现象。

与有源和无源传感器一样，某些类型的传感器（例如热传感器或压力传感器）有模拟和数字两种形式。在这种情况下，传感器运行的环境通常也决定了哪个是最佳选择。

传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。