傳感器的定義

英文名稱：transducer/sensor

國家标準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信号的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能将檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信号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。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：

“從一個系統接受功率，通常以另一種形式将功率送到第二個系統中的器件”。

根據這個定義，傳感器的作用是将一種能量轉換成另一種能量形式，所以不少學者也用“換能器－Transducer”來稱謂“傳感器－Sensor”。

傳感器的作用

人們為了從外界獲取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現象和規律以及生産活動中它們的功能就遠遠不夠了。為适應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。

新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準确可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生産領域中信息的主要途徑與手段。

在現代工業生産尤其是自動化生産過程中，要用各種傳感器來監視和控制生産過程中的各個參數，使設備工作在正常狀态或最佳狀态，并使産品達到最好的質量。因此可以說，沒有衆多的優良的傳感器，現代化生産也就失去了基礎。

在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位。現代科學技術的發展，進入了許多新領域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到nm的粒子世界，縱向上要觀察長達數十萬年的天體演化，短到s的瞬間反應。此外，還出現了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁砀等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相适應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現，往往會導緻該領域内的突破。一些傳感器的發展，往往是一些邊緣學科開發的先驅。

傳感器早已滲透到諸如工業生産、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之廣泛的領域。可以毫不誇張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種複雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。

由此可見，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發展。相信不久的将來，傳感器技術将會出現一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。

傳感器的原理

傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁緻伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。

被測信号量的微小變化都将轉換成電信号。化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信号量的微小變化也将轉換成電信号。向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器産生400Hz的方波，經過TDA2030功率放大器即産生交流激磁功率電源，通過能源環形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈，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；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源産生±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轉換器的工作電源。

當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mV級的應變信号通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信号，再通過V/F轉換器LM131變換成頻率信号，通過信号環形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經過外殼上的信号處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信号，該信号為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。由于該旋轉變壓器動--靜環之間隻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内，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗幹擾能力。

有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的。化學傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規模生産的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用将會有巨大增長。

傳感器的應用

常見的：

1.自動門，利用人體的紅外微波來開關門

2.煙霧報警器，利用煙敏電阻來測量煙霧濃度，從而達到報警目的

3.手機，數碼相機的照相機，利用光學傳感器來捕獲圖象

4.電子稱，利用力學傳感器（導體應變片技術）來測量物體對應變片的壓力，從而達到測量重量目的

5.水位報警，溫度報警，濕度報警，光學報警等都是……

智能傳感器已廣泛應用于航天、航空、國防、科技和工農業生産等各個領域中。例如，它在機器人領域中有着廣闊應用前景，智能傳感器使機器人具有類人的五官和大腦功能，可感知各種現象，完成各種動作。在工業生産中，利用傳統的傳感器無法對某些産品質量指标（例如，黏度、硬度、表面光潔度、成分、顔色及味道等）進行快速直接測量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測量與産品質量指标有函數關系的生産過程中的某些量（如溫度、壓力、流量等）。Cygnus公司生産了一種“葡萄糖手表”，其外觀像普通手表一樣，戴上它就能實現無疼、無血、連續的血糖測試。“葡萄糖手表”上有一塊塗着試劑的墊子，當墊子與皮膚接觸時，葡萄糖分子就被吸附到墊子上，并與試劑發生電化學反應，産生電流。傳感器測量該電流，經處理器計算出與該電流對應的血糖濃度，并以數字量顯示。

傳感器的功能

常将傳感器的功能與人類5大感覺器官相比拟：

光敏傳感器——視覺聲敏傳感器——聽覺

氣敏傳感器——嗅覺化學傳感器——味覺

壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺

敏感元件的分類：

①物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應。

②化學類，基于化學反應的原理。

③生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識别功能。

通常據其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾将敏感元件分46類）。

傳感器的分類

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

根據傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類：

傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁緻伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信号量的微小變化都将轉換成電信号。

化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信号量的微小變化也将轉換成電信号。

有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的。化學傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規模生産的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用将會有巨大增長。

常見傳感器的應用領域和工作原理列于下表。

1、傳感器按照其用途分類：

壓力敏和力敏傳感器位置傳感器

液面傳感器能耗傳感器

速度傳感器加速度傳感器

射線輻射傳感器熱敏傳感器

24GHz雷達傳感器

2、傳感器按照其原理分類：

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。

3、傳感器按照其輸出信号為标準分類：

模拟傳感器——将被測量的非電學量轉換成模拟電信号。

數字傳感器——将被測量的非電學量轉換成數字輸出信号（包括直接和間接轉換）。

膺數字傳感器——将被測量的信号量轉換成頻率信号或短周期信号的輸出（包括直接或間接轉換）。

開關傳感器——當一個被測量的信号達到某個特定的阈值時，傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信号。

4、傳感器按照其材料為标準分類：

在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應的、具有特征性的反應。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。從所應用的材料觀點出發可将傳感器分成下列幾類：

（1）按照其所用材料的類别分

金屬聚合物陶瓷混合物

（2）按材料的物理性質分：導體絕緣體半導體磁性材料

（3）按材料的晶體結構分：

單晶多晶非晶材料

與采用新材料緊密相關的傳感器開發工作，可以歸納為下述三個方向：

（1）在已知的材料中探索新的現象、效應和反應，然後使它們能在傳感器技術中得到實際使用。

（2）探索新的材料，應用那些已知的現象、效應和反應來改進傳感器技術。

（3）在研究新型材料的基礎上探索新現象、新效應和反應，并在傳感器技術中加以具體實施。

現代傳感器制造業的進展取決于用于傳感器技術的新材料和敏感元件的開發強度。傳感器開發的基本趨勢是和半導體以及介質材料的應用密切關聯的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術的、能夠轉換能量形式的材料。

5、傳感器按照其制造工藝分類：

集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器

集成傳感器是用标準的生産矽基半導體集成電路的工藝技術制造的。通常還将用于初步處理被測信号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襯底（基闆）上的，相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同樣可将部分電路制造在此基闆上。

厚膜傳感器是利用相應材料的漿料，塗覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然後進行熱處理，使厚膜成形。

陶瓷傳感器采用标準的陶瓷工藝或其某種變種工藝（溶膠-凝膠等）生産。

完成适當的預備性操作之後，已成形的元件在高溫中進行燒結。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，可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。

每種工藝技術都有自己的優點和不足。由于研究、開發和生産所需的資本投入較低，以及傳感器參數的高穩定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。

6、傳感器根據測量目的不同分類

物理型傳感器是利用被測量物質的某些物理性質發生明顯變化的特性制成的。

化學型傳感器是利用能把化學物質的成分、濃度等化學量轉化成電學量的敏感元件制成的。

生物型傳感器是利用各種生物或生物物質的特性做成的，用以檢測與識别生物體内化學成分的傳感器。

傳感器的特性

傳感器靜态特性

傳感器的靜态特性是指對靜态的輸入信号，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的關系，即傳感器的靜态特性可用一個不含時間變量的代數方程，或以輸入量作橫坐标，把與其對應的輸出量作縱坐标而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜态特性的主要參數有：線性度、靈敏度、遲滞、重複性、漂移等。

（1）線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關系曲線偏離拟合直線的程度。定義為在全量程範圍内實際特性曲線與拟合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。

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

（3）遲滞：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象成為遲滞。對于同一大小的輸入信号，傳感器的正反行程輸出信号大小不相等，這個差值稱為遲滞差值。

（4）重複性：重複性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續多次變化時，所得特性曲線不一緻的程度。

（5）漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量随着時間變化，此現象稱為漂移。産生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結構參數；二是周圍環境（如溫度、濕度等）。

傳感器動态特性

所謂動态特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動态特性常用它對某些标準輸入信号的響應來表示。這是因為傳感器對标準輸入信号的響應容易用實驗方法求得，并且它對标準輸入信号的響應與它對任意輸入信号的響應之間存在一定的關系，往往知道了前者就能推定後者。最常用的标準輸入信号有階躍信号和正弦信号兩種，所以傳感器的動态特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。

傳感器的線性度

通常情況下，傳感器的實際靜态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，常用一條拟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标。

拟合直線的選取有多種方法。如将零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為拟合直線；或将與特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為拟合直線，此拟合直線稱為最小二乘法拟合直線。

以下是幾種拟合方法的示意圖。

傳感器的靈敏度

靈敏度是指傳感器在穩态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系，則靈敏度S是一個常數。否則，它将随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，則其靈敏度應表示為200mV/mm。

當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數。

提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量範圍愈窄，穩定性也往往愈差。

傳感器的分辨率

分辨率是指傳感器可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。當輸入變化值未超過某一數值時，傳感器的輸出不會發生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。隻有當輸入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發生變化。

通常傳感器在滿量程範圍内各點的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量産生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指标。上述指标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定性有負相相關性。

24GHz雷達傳感器

24GHz雷達傳感器通過發射與接收頻率為24.125GHz左右的微波來感應物體的存在，測量物體的運動速度，靜止距離，物體所處角度等，采用平面微帶技術，具有體積小。集成化程度高。感應靈敏，無需接觸等特點。

24GHz雷達傳感器是一種可以将微波回波信号轉換為一種電信号的裝換裝置，是雷達測速儀，水位計，汽車ACC輔助巡航系統，自動門感應器等的核心芯片。

電阻式傳感器

電阻式傳感器是将被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、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

引稱重傳感器是一種能夠将重力轉變為電信号的力--電轉換裝置，是電子衡器的一個關鍵部件。

能夠實現力--電轉換的傳感器有多種，常見的有電阻應變式、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，而絕大多數衡器産品所用的還是電阻應變式稱重傳感器。電阻應變式稱重傳感器結構較簡單，準确度高，适用面廣，且能夠在相對比較差的環境下使用。因此電阻應變式稱重傳感器在衡器中得到了廣泛地運用。

電阻應變式傳感器

傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下産生機械形變，從而使電阻值随之發生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應小等優點。

壓阻式傳感器

壓阻式傳感器是根據半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片内接成電橋形式。當基片受到外力作用而産生形變時，各電阻值将發生變化，電橋就會産生相應的不平衡輸出。

用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為矽片和鍺片，矽片為敏感材料而制成的矽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态壓阻式傳感器應用最為普遍。

熱電阻傳感器

熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值随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，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現在已開始采用鎳、錳和铑等材料制造熱電阻。

熱電阻傳感器主要是利用電阻值随溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關的參數。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較适用。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大、線性好、性能穩定、使用溫度範圍寬、加工容易等特點。用于測量-200℃～ 500℃範圍内的溫度。

熱電阻傳感器分類：

1.NTC熱電阻傳感器：

該類傳感器為負溫度系數傳感器，即，傳感器阻值随溫度的升高而減小；

2.PTC熱電阻傳感器：

該類傳感器為正溫度系數傳感器，即，傳感器阻值随溫度的升高而增大。

溫度傳感器

1、室溫管溫傳感器：

室溫傳感器用于測量室内和室外的環境溫度，管溫傳感器用于測量蒸發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，但溫度特性基本一緻。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B值為4100K±3%，基準電阻為25℃對應電阻10KΩ±3%。溫度越高，阻值越小；溫度越低，阻值越大。離25℃越遠，對應電阻公差範圍越大；在0℃和55℃對應電阻公差約為±7%；而0℃以下及55℃以上，對于不同的供應商，電阻公差會有一定的差别。

茲附“南韓新基”傳感器的溫度與電阻的對應關系表（中間為标稱值，左右分别為最小最大值）：-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。

除個别老産品外，美的空調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B值為3470K±1%，基準電阻為25℃對應電阻5KΩ±1%。同樣，溫度越高，阻值越小；溫度越低，阻值越大。離25℃越遠，對應電阻公差範圍越大。

茲附“日本北陸”傳感器的溫度與電阻的對應關系表（中間為标稱值，左右分别為最小最大值）：-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别老産品，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B值為3950K±3%，基準電阻為90℃對應電阻5KΩ±3%。茲附“日本芝蒲”傳感器的溫度與電阻的對應關系表（中間為标稱值，左右分别為最小最大值）：-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号是602F-3500F，基準電阻為25℃對應電阻6KΩ±1%。幾個典型溫度的對應阻值分别是：-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，現在經常使用的有熱電阻：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，應根據不同的場所選用合适的産品。

測溫原理：根據電阻阻值、熱電偶的電勢随溫度不同發生有規律的變化的原理，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。光傳感器不隻局限于對光的探測，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，隻要将這些非電量轉換為光信号的變化即可。光傳感器是目前産量最多、應用最廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術引中占有非常重要的地位。最簡單的光敏傳感器是光敏電阻，當光子沖擊接合處就會産生電流。

濕度傳感器

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、矽等材料上，用絲網漏印或真空鍍膜工藝做出電極，再用浸漬或其它辦法将感濕膠塗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境中，因感濕膜吸附水分子而使電容值呈現規律性變化，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，除作為介質的高分子聚合物的介質常數ε及所吸附水分子的介電常數ε受溫度影響産生變化外，還有元件的幾何尺寸受熱膨脹系數影響而産生變化等因素。根據德拜理論的觀點，液體的介電常數ε是一個與溫度和頻率有關的無量綱常數。水分子的ε在T=5℃時為78.36，在T=20℃時為79.63。有機物ε與溫度的關系因材料而異，且不完全遵從正比關系。在某些溫區ε随T呈上升趨勢，某些溫區ε随T增加而下降。多數文獻在對高分子濕敏電容元件感濕機理的分析中認為：高分子聚合物具有較小的介電常數，如聚酰亞胺在低濕時介電常數為3.0一3.8。而水分子介電常數是高分子ε的幾十倍。因此高分子介質在吸濕後，由于水分子偶極距的存在，大大提高了吸水異質層的介電常數，這是多相介質的複合介電常數具有加和性決定的。由于ε的變化，使濕敏電容元件的電容量C與相對濕度成正比。在設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，高分子介質膜的厚度d和平闆電容的效面積S也和溫度有關。溫度變化所引起的介質幾何尺寸的變化将影響C值。高分子聚合物的平均熱線脹系數可達到的量級。例如硝酸纖維素的平均熱線脹系數為108x10-5/℃。随着溫度上升，介質膜厚d增加，對C呈負貢獻值；但感濕膜的膨脹又使介質對水的吸附量增加，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，在不同的濕度範圍溫漂不同；在不同的溫區呈不同的溫度系數；不同的感濕材料溫度特性不同。總之，高分子濕度傳感器的溫度系數并非常數，而是個變量。所以通常傳感器生産廠家能在-10-60攝氏度範圍内是傳感器線性化減小溫度對濕敏元件的影響。

比較優質的産品主要使用聚酰胺樹脂，産品結構概要為在硼矽玻璃或藍寶石襯底上真空蒸發制作金電極，再噴鍍感濕介質材料（如前所述）形式平整的感濕膜，再在薄膜上蒸發上金電極。濕敏元件的電容值與相對濕度成正比關系，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，在工業領域使用，壽命、耐溫性和穩定性、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展的一種新型傳感器。優點在于能耐高溫，濕度滞後，響應速度快，體積小，便于批量生産，但由于多孔型材質，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産品質量，易受濕度影響，在低濕高溫環境下線性度差，特别是使用壽命短，長期可靠性差，是此類濕敏傳感器迫切解決的問題。

當前在濕敏元件的開發和研究中，電阻式濕度傳感器應當最适用于濕度控制領域，其代表産品氯化锂濕度傳感器具有穩定性、耐溫性和使用壽命長多項重要的優點，氯化锂濕敏傳感器已有了五十年以上的生産和研究的曆史，有着多種多樣的産品型式和制作方法，都應用了氯化锂感濕液具備的各種優點尤其是穩定性最強。

氯化锂濕敏器件屬于電解質感濕性材料，在衆多的感濕材料之中，首先被人們所注意并應用于制造濕敏器件，氯化锂電解質感濕液依據當量電導随着溶液濃度的增加而下降。電解質溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實現感濕。

氯化锂濕敏器件的襯底結構分柱狀和梳妝，以氯化锂聚乙烯醇塗覆為主要成份的感濕液和制作金質電極是氯化锂濕敏器件的三個組成部分。多年來産品制作不斷改進提高，産品性能不斷得到改善，氯化锂感濕傳感器其特有的長期穩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。在産品制作過程中，經過感濕混合液的配制和工藝上的嚴格控制是保持和發揮這一特性的關鍵。

傳感器的遲滞特性

遲滞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緻的程度，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。

遲滞可由傳感器内部元件存在能量的吸收造成。

接口傳感器

魏德米勒傳感器/執行器接口産品，可以通過加裝相應的總線協議适配器，SAI産品可以直接連接到現場總線。可以支持Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現場總線協議。

無源傳感器/執行器接口産品（SAI）

防護等級達到IP68，可直接安裝而無需防護。

節約安裝材料、時間、空間。

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

有帶接線蓋型（标準型）和電纜預制型。

可另外提供金屬外殼的産品，适用于食品行業。

帶有信号和電源的指示。

有源傳感器/執行器接口産品（SAI）

通過加裝相應的總線協議适配器，SAI産品可以直接連接到現場總線。可以支持Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現場總線協議。

提供兩種防護等級的産品：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五種輸入輸出的産品。

傳感器的發展趨勢

采用新原理、開發新型傳感器；

大力開發物性型傳感器（因為靠結構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（SmartSensor）；

研究生物感官，開發仿生傳感器。

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産生400Hz的方波，經過TDA2030功率放大器即産生交流激磁功率電源，通過能源環形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈，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；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源産生±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轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mV級的應變信号通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信号，再通過V/F轉換器LM131變換成頻率信号，通過信号環形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經過外殼上的信号處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信号，該信号為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。由于該旋轉變壓器動--靜環之間隻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内，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗幹擾能力。

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、DNA、抗體、抗原、生物膜等）與物理化學換能器有機結合的一門交叉學科，是發展生物技術必不可少的一種先進的檢測方法與監控方法，也是物質分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結構：包括一種或數種相關生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表達的信号轉換為電信号的物理或化學換能器（傳感器），二者組合在一起，用現代微電子和自動化儀表技術進行生物信号的再加工，構成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統。

生物傳感器的原理

待測物質經擴散作用進入生物活性材料，經分子識别，發生生物學反應，産生的信息繼而被相應的物理或化學換能器轉變成可定量和可處理的電信号，再經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分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、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、場效應管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學生物傳感器、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，可見光範圍不響應，輸出電流與紫外指數呈線性關系。适用于手機、PDA、MP4等便攜式移動産品測量紫外指數，随時提醒人們（特别是女士）紫外線的強度并注意防曬，也适用于紫外波段的檢測器、紫外線指數檢測器。

紫外傳感器

■電氣特性

采用氮化镓基材料；

PIN型光電二極管；

光伏工作模式；

對可見光無響應；

暗電流低；

輸出電流與紫外指數成線性關系。

符合歐盟RoHS指令，無鉛、無镉

■典型應用

測量紫外指數：手機、數碼相機、MP4、PDA、GPS等攜式移動産品；

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、紫外線指數檢測器、紫外線殺菌燈輻照檢測器。

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