傳感器英文名稱：transducer / sensor 

　　傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。

　　傳感器的定義

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 

傳感器的分類

　　可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng))；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 

　　根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類 ：

　　傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 

　　化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 

　　有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長。 

　　常見傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理列于下表。 

　　1.按照其用途，傳感器可分類為： 

　　壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 

　　液面?zhèn)鞲衅?nbsp;能耗傳感器 

　　速度傳感器 加速度傳感器 

　　射線輻射傳感器 熱敏傳感器 

　　2.按照其原理，傳感器可分類為：

　　振動傳感器 濕敏傳感器 

　　磁敏傳感器 氣敏傳感器 

　　真空度傳感器 生物傳感器等。 

　　以其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為： 

　　模擬傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。 

　　數(shù)字傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。 

　　膺數(shù)字傳感器——將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。    開關(guān)傳感器——當(dāng)一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。 

　　在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來制作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀點出發(fā)可將傳感器分成下列幾類： 

　　(1)按照其所用材料的類別分 

　　金屬 聚合物 陶瓷 混合物 

　　(2)按材料的物理性質(zhì)分  導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料 

　　(3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分 單晶 多晶 非晶材料 

　　與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作，可以歸納為下述三個方向： 

　　(1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實際使用。 

　　(2)探索新的材料，應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來改進傳感器技術(shù)。 

　　(3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以具體實施。 

　　現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強度。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料。 

　　按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為： 

　　集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器 

　　集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。 

　　薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。 

　　厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進行熱處理，使厚膜成形。 

　　陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。 

　　完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面，可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。 

　　每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。 

傳感器靜態(tài)特性

　　傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。

　　（1）線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。

　　（2）靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。用S表示靈敏度。

　?。?font face="Arial">3）遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到小（反行程）變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。

　?。?font face="Arial">4）重復(fù)性：重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。

　?。?font face="Arial">5）漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，次現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。 

傳感器動態(tài)特性

　　所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因為傳感器對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。 

傳感器的線性度

　　通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標(biāo)。

　　擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。 

傳感器的靈敏度

　　靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。

　　它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。

　　靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。

　　當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。

　　提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。 

傳感器的分辨力

　　分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨力時，其輸出才會發(fā)生變化。

　　通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。 

電阻式傳感器

　　電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。

　　稱重傳感器

　　稱重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕牧?font face="Arial">--電轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器的一個關(guān)鍵部件。

　　能夠?qū)崿F(xiàn)力--電轉(zhuǎn)換的傳感器有多種，常見的有電阻應(yīng)變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平，電容式用于部分電子吊秤，而絕大多數(shù)衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱重傳感器。電阻應(yīng)變式稱重傳感器結(jié)構(gòu)較簡單，準(zhǔn)確度高，適用面廣，且能夠在相對比較差的環(huán)境下使用。因此電阻應(yīng)變式稱重傳感器在衡器中得到了廣泛地運用。 

電阻應(yīng)變式傳感器

　　傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點。 

壓阻式傳感器

　　壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。

　　用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。 

熱電阻傳感器

　　熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

　　熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點。用于測量-200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。

　　熱電阻傳感器分類：

　　1.NTC熱電阻傳感器：

　　該類傳感器為負(fù)溫度系數(shù)傳感器，即，傳感器阻值隨溫度的升高而減??；

　　2.PTC熱電阻傳感器：

　　該類傳感器為正溫度系數(shù)傳感器，即，傳感器阻值隨溫度的升高而增大。 

溫度傳感器

　　1、室溫管溫傳感器：

　　室溫傳感器用于測量室內(nèi)和室外的環(huán)境溫度，管溫傳感器用于測量蒸發(fā)器和冷凝器的管壁溫度。室溫傳感器和管溫傳感器的形狀不同，但溫度特性基本一致。按溫度特性劃分，目前美的使用的室溫管溫傳感器有二種類型：1、常數(shù)B值為4100K±3%，基準(zhǔn)電阻為25℃對應(yīng)電阻10KΩ±3%。溫度越高，阻值越?。粶囟仍降?，阻值越大。離25℃越遠(yuǎn)，對應(yīng)電阻公差范圍越大；在0℃和55℃對應(yīng)電阻公差約為±7%；而0℃以下及55℃以上，對于不同的供應(yīng)商，電阻公差會有一定的差別。茲附“南韓新基”傳感器的溫度與電阻的對應(yīng)關(guān)系表（中間為標(biāo)稱值,左右分別為最小最大值）：-10℃→（57.1821─62.2756─67.7617）KΩ；-5℃→（48.1378─46.5725─50.2355）KΩ；0℃→（32.8812─35.2024─37.6537）KΩ；5℃→（25.3095─26.8778─28.5176）KΩ；10℃→（19.6624─20.7184─21.8114）KΩ；15℃→（15.4099─16.1155─16.8383）KΩ；20℃→（12.1779─12.6431─13.1144）KΩ；30℃→（7.67922─7.97078─8.26595）KΩ；35℃→（6.12564─6.40021─6.68106）KΩ；40℃→（4.92171─5.17519─5.43683）KΩ；45℃→（3.98164─4.21263─4.45301）KΩ；50℃→（3.24228─3.45097─3.66978）KΩ；55℃→（2.65676─2.84421─3.04214）KΩ；60℃→（2.18999─2.35774─2.53605）KΩ。除個別老產(chǎn)品外，美的空調(diào)電控使用的室溫管溫傳感器均使用這種類型的傳感器。常數(shù)B值為3470K±1%，基準(zhǔn)電阻為25℃對應(yīng)電阻5KΩ±1%。同樣，溫度越高，阻值越?。粶囟仍降?，阻值越大。離25℃越遠(yuǎn)，對應(yīng)電阻公差范圍越大。茲附“日本北陸”傳感器的溫度與電阻的對應(yīng)關(guān)系表（中間為標(biāo)稱值,左右分別為最小最大值）：-10℃→（22.1498─22.7155─23.2829）KΩ；0℃→（13.9408─14.2293─14.5224）KΩ；10℃→（9.0344─9.1810─9.3290）KΩ；20℃→（6.0125─6.0850─6.1579）KΩ；30℃→（4.0833─4.1323─4.1815）KΩ；40℃→（2.8246─2.8688─2.9134）KΩ；50℃→（1.9941─2.0321─2.0706）KΩ；60℃→（1.4343─1.4666─1.4994）KΩ。這種類型的傳感器僅用于個別老產(chǎn)品，如RF7.5WB、T-KFR120C、KFC23GWY等。

　　2、排氣溫度傳感器：

　　排氣溫度傳感器用于測量壓縮機頂部的排氣溫度，常數(shù)B值為3950K±3%,基準(zhǔn)電阻為90℃對應(yīng)電阻5KΩ±3%。茲附“日本芝蒲”傳感器的溫度與電阻的對應(yīng)關(guān)系表（中間為標(biāo)稱值,左右分別為最小最大值）：-30℃→（823.3─997.1─1206）KΩ；-20℃→（456.9─542.7─644.2）KΩ；-10℃→（263.7─307.7─358.8）KΩ；0℃→（157.6─180.9─207.5）KΩ；10℃→（97.09─109.8─124.0）KΩ；20℃→（61.61─68.66─76.45）KΩ；25℃→（49.59─54.89─60.70）KΩ；30℃→（40.17─44.17─48.53）KΩ；40℃→（26.84─29.15─31.63）KΩ；50℃→（18.35─19.69─21.12）KΩ；60℃→（12.80─13.59─14.42）KΩ；70℃→（9.107─9.589─10.05）KΩ；80℃→（6.592─6.859─7.130）KΩ；100℃→（3.560─3.702─3.846）KΩ；110℃→（2.652─2.781─2.913）KΩ；120℃→（2.003─2.117─2.235）KΩ；130℃→（1.532─1.632─1.736）KΩ。

　　3.、模塊溫度傳感器：模塊溫度傳感器用于測量變頻模塊（IGBT或IPM）的溫度，目前用的感溫頭的型號是602F-3500F，基準(zhǔn)電阻為25℃對應(yīng)電阻6KΩ±1%。幾個典型溫度的對應(yīng)阻值分別是：-10℃→（25.897─28.623）KΩ；0℃→（16.3248─17.7164）KΩ；50℃→（2.3262─2.5153）KΩ；90℃→（0.6671─0.7565）KΩ。

　　溫度傳感器的種類很多，現(xiàn)在經(jīng)常使用的有熱電阻：PT100、PT1000、Cu50、Cu100；熱電偶：B、E、J、K、S等。溫度傳感器不但種類繁多，而且組合形式多樣，應(yīng)根據(jù)不同的場所選用合適的產(chǎn)品。

　　測溫原理：根據(jù)電阻阻值、熱電偶的電勢隨溫度不同發(fā)生有規(guī)律的變化的原理，我們可以得到所需要測量的溫度值。 

光敏傳感器

　　光敏傳感器是最常見的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的變化即可。光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術(shù)中占有非常重要的地位。最簡單的光敏傳感器是光敏電阻，當(dāng)光子沖擊接合處就會產(chǎn)生電流。 

濕度傳感器資訊

　　高分子電容式濕度傳感器通常都是在絕緣的基片諸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用絲網(wǎng)漏印或真空鍍膜工藝做出電極，再用浸漬或其它辦法將感濕膠涂覆在電極上做成電容元件。濕敏元件在不同相對濕度的大氣環(huán)境中，因感濕膜吸附水分子而使電容值呈現(xiàn)規(guī)律性變化，此即為濕度傳感器的基本機理。影響高分子電容型元件的溫度特性，除作為介質(zhì)的高分子聚合物的介質(zhì)常數(shù)ε及所吸附水分子的介電常數(shù)ε受溫度影響產(chǎn)生變化外，還有元件的幾何尺寸受熱膨脹系數(shù)影響而產(chǎn)生變化等因素。根據(jù)德拜理論的觀點，液體的介電常數(shù)ε是一個與溫度和頻率有關(guān)的無量綱常數(shù)。水分子的ε在T＝5℃時為78.36，在T＝20℃時為79.63。有機物ε與溫度的關(guān)系因材料而異，且不完全遵從正比關(guān)系。在某些溫區(qū)ε隨T呈上升趨勢，某些溫區(qū)ε隨T增加而下降。多數(shù)文獻在對高分子濕敏電容元件感濕機理的分析中認(rèn)為：高分子聚合物具有較小的介電常數(shù)，如聚酰亞胺在低濕時介電常數(shù)為3.0一3.8。而水分子介電常數(shù)是高分子ε的幾十倍。因此高分子介質(zhì)在吸濕后，由于水分子偶極距的存在，大大提高了吸水異質(zhì)層的介電常數(shù)，這是多相介質(zhì)的復(fù)合介電常數(shù)具有加和性決定的。由于ε的變 化，使?jié)衩綦娙菰碾娙萘?/span>C與相對濕度成正比。在設(shè)計和制作工藝中很難組到感濕特性全濕程線性。作為電容器，高分子介質(zhì)膜的厚度d和平板電容的效面積S也和溫度有關(guān)。溫度變化所引起的介質(zhì)幾何尺寸的變化將影響C值。高分子聚合物的平均熱線脹系數(shù)可達到 的量級。例如硝酸纖維素的平均熱線脹系數(shù)為108x10-5/℃。隨著溫度上升，介質(zhì)膜厚d增加，對C呈負(fù)貢獻值；但感濕膜的膨脹又使介質(zhì)對水的吸附量增加，即對C呈正值貢獻。可見濕敏電容的溫度特性受多種因素支配，在不同的濕度范圍溫漂不同；在不同的溫區(qū)呈不同的溫度系數(shù)；不同的感濕材料溫度特性不同?？傊叻肿訚穸葌鞲衅鞯臏囟认禂?shù)并非常數(shù)，而是個變量。所以通常傳感器生產(chǎn)廠家能在-10-60攝氏度范圍內(nèi)是傳感器線性化減小溫度對濕敏元件的影響。

　　比較優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品主要使用聚酰胺樹脂，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概要為在硼硅玻璃或藍寶石襯底上真空蒸發(fā)制作金電極，再噴鍍感濕介質(zhì)材料（如前所述）形式平整的感濕膜，再在薄膜上蒸發(fā)上金電極.濕敏元件的電容值與相對濕度成正比關(guān)系，線性度約±2%。雖然，測濕性能還算可以但其耐溫性、耐腐蝕性都不太理想，在工業(yè)領(lǐng)域使用，壽命、耐溫性和穩(wěn)定性、抗腐蝕能力都有待于進一步提高。

　　陶瓷濕敏傳感器是近年來大力發(fā)展的一種新型傳感器。優(yōu)點在于能耐高溫，濕度滯后，響應(yīng)速度快，體積小，便于批量生產(chǎn)，但由于多孔型材質(zhì)，對塵埃影響很大，日常維護頻繁，時常需要電加熱加以清洗易影響產(chǎn)品質(zhì)量，易受濕度影響，在低濕高溫環(huán)境下線性度差，特別是使用壽命短，長期可靠性差，是此類濕敏傳感器迫切解決的問題。

　　當(dāng)前在濕敏元件的開發(fā)和研究中，電阻式濕度傳感器應(yīng)當(dāng)最適用于濕度控制領(lǐng)域，其代表產(chǎn)品氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長多項重要的優(yōu)點，氯化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的生產(chǎn)和研究的歷史，有著多種多樣的產(chǎn)品型式和制作方法，都應(yīng)用了氯化鋰感濕液具備的各種優(yōu)點尤其是穩(wěn)定性最強。

　　氯化鋰濕敏器件屬于電解質(zhì)感濕性材料，在眾多的感濕材料之中，首先被人們所注意并應(yīng)用于制造濕敏器件，氯化鋰電解質(zhì)感濕液依據(jù)當(dāng)量電導(dǎo)隨著溶液濃度的增加而下降。電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實現(xiàn)感濕。

　　氯化鋰濕敏器件的襯底結(jié)構(gòu)分柱狀和梳妝，以氯化鋰聚乙烯醇涂覆為主要成份的感濕液和制作金質(zhì)電極是氯化鋰濕敏器件的三個組成部分。多年來產(chǎn)品制作不斷改進提高，產(chǎn)品性能不斷得到改善，氯化鋰感濕傳感器其特有的長期穩(wěn)定性是其它感濕材料不可替代的，也是濕度傳感器最重要的性能。在產(chǎn)品制作過程中，經(jīng)過感濕混合液的配制和工藝上的嚴(yán)格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關(guān)鍵。 

傳感器的遲滯特性

　　遲滯特性表征傳感器在正向（輸入量增大）和反向（輸入量減小）行程間輸出-一輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出F·S的百分比表示。

　　遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。 

　　接口傳感器

　　魏德米勒傳感器/執(zhí)行器接口產(chǎn)品，可以通過加裝相應(yīng)的總線協(xié)議適配器，SAI產(chǎn)品可以直接連接到現(xiàn)場總線?？梢灾С?/span>Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現(xiàn)場總線協(xié)議。

　　無源傳感器/執(zhí)行器接口產(chǎn)品(SAI)

　　防護等級達到IP68，可直接安裝而無需防護。 

　　節(jié)約安裝材料、時間、空間。 

　　提供4、6、8路的分配器，每路有3針、4針和5針的結(jié)構(gòu)(提供一路和兩路信號)。 

　　有帶接線蓋型(標(biāo)準(zhǔn)型)和電纜預(yù)制型。 

　　可另外提供金屬外殼的產(chǎn)品，適用于食品行業(yè)。 

　　帶有信號和電源的指示。

　　有源傳感器/執(zhí)行器接口產(chǎn)品(SAI)

　　通過加裝相應(yīng)的總線協(xié)議適配器，SAI產(chǎn)品可以直接連接到現(xiàn)場總線?？梢灾С?/span>Profibus-DP、　CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現(xiàn)場總線協(xié)議。

　　提供兩種防護等級的產(chǎn)品：IP67(總線連接方式為圓形接頭連接)， IP68(總線連接方式為自裝配型)。

　　提供8DI、8DO、8DI/4DO、16DI、8DI/8DO五種輸入輸出的產(chǎn)品。

　　傳感器的發(fā)展趨勢 

　　采用新原理、開發(fā)新型傳感器；

　　大力開發(fā)物性型傳感器(因為靠結(jié)構(gòu)型有些滿足不了要求)；

　　傳感器的集成化；

　　傳感器的多功能化；

　　傳感器的智能化(Smart Sensor)；

　　研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。 

傳感器的工作過程舉例

　　向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準(zhǔn)電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時，應(yīng)變橋檢測得到的mV級的應(yīng)變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號，再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經(jīng)過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動--靜環(huán)之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。 

生物傳感器

　　生物傳感器的概念

　　生物傳感器是用生物活性材料（酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等）與物理化學(xué)換能器有機結(jié)合的一門交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進的檢測方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結(jié)構(gòu)：包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表達的信號轉(zhuǎn)換為電信號的物理或化學(xué)換能器（傳感器），二者組合在一起，用現(xiàn)代微電子和自動化儀表技術(shù)進行生物信號的再加工，構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。

　　生物傳感器的原理

　　待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進入生物活性材料，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測物濃度。

　　生物傳感器的分類

　　按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等等

　　按照傳感器器件檢測的原理分類 ，可分為：熱敏生物傳感器、場效應(yīng)管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。

　　按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類型分類，可分為親和型和代謝型兩種。

　　UVA-1210是一個近紫外波光電傳感器，可見光范圍不響應(yīng)，輸出電流與紫外指數(shù)呈線性關(guān)系。適用于手機、PDA、MP4等便攜式移動產(chǎn)品測量紫外指數(shù)，隨時提醒人們（特別是女士）紫外線的強度并注意防曬，也適用于紫外波段的檢測器、紫外線指數(shù)檢測器。 

　　紫外傳感器

　　■電氣特性 

　　采用氮化鎵基材料； 

　　PIN型光電二極管； 

　　光伏工作模式； 

　　對可見光無響應(yīng)； 

　　暗電流低； 

　　輸出電流與紫外指數(shù)成線性關(guān)系。 

　　符合歐盟RoHS指令，無鉛、無鎘 

　　■典型應(yīng)用 

　　測量紫外指數(shù)：手機、數(shù)碼相機、MP4、PDA、GPS等攜式移動產(chǎn)品； 

　　用于紫外檢測器：全部紫外線波段的檢測器、單UV-A波段檢測器、紫外線指數(shù)檢測器、紫外線殺菌燈輻照檢測器。

　　傳感器制造工藝

　　以下步驟：１）以注塑方法，成型傳感器本體；２）將帶有感應(yīng)頭的電路板安裝在傳感器本體上，并通過焊錫進行焊接；３）蓋上保護罩，通過卡扣及加密封膠工藝將感應(yīng)頭固定安裝在傳感器本體上。應(yīng)用本制造工藝，由于注塑過程和電路板安裝過程是分開進行的，因而避免了現(xiàn)有技術(shù)中，在注塑過程中因溫度高而損壞電路器件的現(xiàn)象。

　　由于材料科學(xué)的發(fā)展，一系列無機非金屬材料被用來制造傳感器，因為它們的一些性質(zhì)，例如耐高溫性、抗腐蝕能力、耐磨損等，對傳感器具有實用價值。

　　陶瓷傳感器

　　傳感器選用陶瓷材料是因為陶瓷材料具有下述性質(zhì)：

　　 相對而言，通過控制它的成分和燒結(jié)條件等手段，陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)比較容易調(diào)節(jié)。微觀結(jié)構(gòu)對陶瓷的所有特性都有重大影響，包括它們的電學(xué)、磁性、光學(xué)、熱學(xué)和機械性能。

　　 由于陶瓷材料的耐高溫和抗惡劣環(huán)境影響能力很強，所以常常將它們用于高溫環(huán)境下的處理過程。

　　 陶瓷主要是由價格便宜的材料制備而成的，這就是說用它生產(chǎn)的傳感器價格也將比較低廉。

　　陶瓷的結(jié)構(gòu)特性是和下列因素密切相關(guān)的：晶粒(塊體)，分隔相鄰晶粒的表面(晶粒間界)，分隔晶粒表面和空間的界面，以及結(jié)構(gòu)中的孔隙。由于這些各不相同的特性，既可利用陶瓷塊體，也可利用陶瓷表面的性質(zhì)來制造傳感器。

　　目前已用于傳感器制備的陶瓷材料有以下幾類：

　　 基于利用其晶粒物理特性的材料。

　　 基于利用其晶粒間界性質(zhì)的材料。

　　 基于利用其表面特性的陶瓷材料。

　　有時，無法嚴(yán)格地將某些陶瓷材料歸入任何上述類型，因為傳感器的工作是基于不止一種的、而是多種特性的綜合效應(yīng)。表1.4示出了按照所利用的材料屬性進行的陶瓷傳感器分類。一類是在其工作過程中利用陶瓷塊體性質(zhì)的陶瓷傳感器，這類傳感器具有材料物理性質(zhì)的特征——介質(zhì)，壓電體，磁性或半導(dǎo)體。在這些傳感器中已經(jīng)達到的材料特性水準(zhǔn)已接近單晶材料所具有的特性水準(zhǔn)。 

全球傳感器市場預(yù)測

　　2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預(yù)計2010年全球傳感器市場可達600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。

　　一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模最大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計會超過25%。

　　目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴大。 

傳感器常用術(shù)語

　　1.傳感器

　　能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

　　① 敏感元件是指傳感器中能直接（或響應(yīng)）被測量的部分。

　　② 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受（或響應(yīng)）的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和（或）測量的電信號部分。

　　③ 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時，則稱為變送器。

　　2.測量范圍

　　在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。

　　3. 量程

　　測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。

　　4. 精確度

　　被測量的測量結(jié)果與真值間的一致程度。

　　5.從復(fù)性

　　在所有下述條件下，對同一被測的量進行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度：

　　相同測量方法：

　　相同觀測者：

　　相同測量儀器：

　　相同地點：

　　相同使用條件：

　　在短時期內(nèi)的重復(fù)。

　　6. 分辨力

　　傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的最小變化量。

　　7. 閾值

　　能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的最小變化量。

　　8. 零位

　　使輸出的絕對值為最小的狀態(tài)，例如平衡狀態(tài)。

　　9. 激勵

　　為使傳感器正常工作而施加的外部能量（電壓或電流）。

　　10. 最大激勵

　　在市內(nèi)條件下，能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的最大值。

　　11. 輸入阻抗

　　在輸出端短路時，傳感器輸入端測得的阻抗。

　　12. 輸出

　　有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。

　　13. 輸出阻抗

　　在輸入端短路時，傳感器輸出端測得的阻抗。

　　14. 零點輸出

　　在室內(nèi)條件下，所加被測量為零時傳感器的輸出。

　　15. 滯后

　　在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)被測量值增加和減少時，輸出中出現(xiàn)的最大差值。

　　16. 遲后

　　輸出信號變化相對于輸入信號變化的時間延遲。

　　17. 漂移

　　在一定的時間間隔內(nèi)，傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。

　　18. 零點漂移

　　在規(guī)定的時間間隔及室內(nèi)條件下零點輸出時的變化。

　　19. 靈敏度

　　傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。

　　20. 靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。

　　21.熱靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。

　　22. 熱零點漂移

　　由于周圍溫度變化而引起的零點漂移。

　　23. 線性度

　　校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線一致的程度。

　　24. 非線性度

　　校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。

　　25.長期穩(wěn)定性

　　傳感器在規(guī)定的時間內(nèi)仍能保持不超過允許誤差的能力。

　　26. 固有憑率

　　在無阻力時，傳感器的自由（不加外力）振蕩憑率。

　　27. 響應(yīng)

　　輸出時被測量變化的特性。

　　28.補償溫度范圍

　　使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補償?shù)臏囟确秶?/span>

　　29. 蠕變

　　當(dāng)被測量機器多有環(huán)境條件保持恒定時，在規(guī)定時間內(nèi)輸出量的變化。

　　30. 絕緣電阻

　　如無其他規(guī)定，指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時，從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。 

壓力傳感器

　　壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè).