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什么是傳感器？

傳感器是一種輸入設(shè)備，它以信號(hào)形式共享特定物理量（也稱為輸入）的輸出。 換句話說(shuō)，它是一種將信號(hào)從一個(gè)能量域轉(zhuǎn)換到電域的裝置。 因此，傳感器是更大系統(tǒng)的一部分，共享主控制系統(tǒng)的輸入。

從廣義上講，傳感器不僅可以是一個(gè)設(shè)備，還可以是一個(gè)模塊、機(jī)器或子系統(tǒng)，旨在“感知”環(huán)境中的事件或變化，并將這些信息傳遞給其他電子設(shè)備，通常是計(jì)算機(jī)處理器。 這意味著傳感器始終與其他電子產(chǎn)品一起使用。 它們用于測(cè)量溫度、壓力、電阻、電容、傳導(dǎo)、傳熱等物理特性的許多日常物體。

當(dāng)今的技術(shù)進(jìn)步為使用 MEMS 技術(shù)生產(chǎn)更多微觀傳感器（如微傳感器）鋪平了道路。 這些微型傳感器通常測(cè)量速度更快且更靈敏。 由于當(dāng)今世界對(duì)快速、經(jīng)濟(jì)且可靠的信息的需求不斷增長(zhǎng)，一次性傳感器（成本較低且易于使用，非常適合短期監(jiān)控）如今非常受歡迎。

傳感器如何工作？

如前所述，傳感器用于檢測(cè)其環(huán)境的變化并對(duì)另一個(gè)系統(tǒng)上的某些輸出做出反應(yīng)。 傳感器將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為模擬電壓（或有時(shí)是數(shù)字信號(hào)），可以測(cè)量該模擬電壓并將其轉(zhuǎn)換為可讀顯示或傳遞給另一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行讀取或進(jìn)一步處理。

讓我們看幾個(gè)傳感器的例子。 以麥克風(fēng)為例。 它是一種將聲能轉(zhuǎn)換為可以放大、傳輸、記錄和再現(xiàn)的電信號(hào)的傳感器。 即使是常見(jiàn)的水銀溫度計(jì)也是一種傳感器。 它用于測(cè)量溫度，在封閉管中裝有有色水銀。 該傳感器依賴于汞對(duì)溫度變化的一致和線性反應(yīng)。

傳感器的分類(lèi)

傳感器可以分為幾類(lèi)。 雖然有些分類(lèi)很簡(jiǎn)單，但其他分類(lèi)則不然。 讓我們看看簡(jiǎn)單的。

首先，有主動(dòng)和被動(dòng)傳感器。 需要外部激勵(lì)信號(hào)或功率信號(hào)的傳感器稱為有源傳感器，而不需要任何外部功率信號(hào)并直接產(chǎn)生輸出響應(yīng)的傳感器稱為無(wú)源傳感器。

另一種分類(lèi)取決于傳感器中使用的檢測(cè)手段； 例如，傳感器可以使用以下任何一種檢測(cè)手段進(jìn)行檢測(cè)：電、生物、化學(xué)和放射性等。

轉(zhuǎn)換現(xiàn)象是另一個(gè)因素； 常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象包括光電、熱電、電化學(xué)、電磁和熱光。

傳感器也可以分為模擬和數(shù)字類(lèi)別。 模擬傳感器生成與被測(cè)量量有關(guān)的模擬輸出或連續(xù)輸出信號(hào)（通常是電壓，但有時(shí)也有其他量，例如電阻）。 另一方面，數(shù)字傳感器處理離散或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，無(wú)論是轉(zhuǎn)換還是傳輸。

這里重要的是要注意傳感器和執(zhí)行器之間的差異。 兩者通常是互補(bǔ)的，傳感器將物理屬性轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，而執(zhí)行器則相反，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為物理動(dòng)作。

不同類(lèi)型的傳感器和傳感器應(yīng)用

在本節(jié)中，我們將了解各種類(lèi)型的傳感器及其用途。

1.溫度傳感器

在最常見(jiàn)和流行的傳感器中，溫度傳感器可以檢測(cè)溫度變化 - 這可能是空氣溫度、液體溫度或固體物質(zhì)的溫度。 溫度傳感器有不同類(lèi)型； 想想熱敏電阻、熱電偶、溫度探頭和電阻溫度設(shè)備 (RTD)。 溫度傳感器可以是模擬的或數(shù)字的。 前者，可以從其物理性質(zhì)（電阻或電壓）的變化看出溫度的變化。 與此同時(shí)，數(shù)字傳感器產(chǎn)生具有離散數(shù)字值的輸出。 使用溫度傳感器的電器包括電腦、手機(jī)、汽車(chē)、加熱器甚至空調(diào)系統(tǒng)。 傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 例如，如果加熱器中的水達(dá)到過(guò)熱溫度點(diǎn)，它會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

2. 接近傳感器

接近傳感器是一種非接觸式傳感器，可以識(shí)別物體的存在。 它們是位置傳感器的一種形式，用于檢測(cè)物體是否以及何時(shí)在傳感器的一定距離內(nèi)移動(dòng)。 它們使用不同的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如光學(xué)（紅外或激光）、聲音（超聲波）、磁性、電容等。

3.紅外傳感器（IR傳感器）

紅外傳感器也稱為 IR 傳感器，是用于接近和檢測(cè)的光傳感器。 例如，它們?cè)谒惺謾C(jī)中用作接近傳感器。 紅外傳感器有透射式和反射式兩種。 在透射式紅外傳感器中，紅外發(fā)射器和紅外檢測(cè)器彼此面對(duì)，因此當(dāng)物體經(jīng)過(guò)它們之間時(shí)，傳感器可以檢測(cè)到該物體。 對(duì)于反射式紅外傳感器，發(fā)射器和檢測(cè)器彼此相鄰，面向物體，當(dāng)物體位于傳感器前面時(shí)，來(lái)自紅外發(fā)射器的紅外光從物體反射并被紅外檢測(cè)器檢測(cè)到。 接收器從而幫助傳感器感知物體。 紅外傳感器應(yīng)用于手機(jī)、機(jī)器人、工業(yè)裝配、汽車(chē)等。

4.超聲波傳感器

另一種非接觸式傳感器是超聲波傳感器，用于計(jì)算物體的距離和速度。 超聲波傳感器使用換能器發(fā)送和接收超聲波脈沖，從而轉(zhuǎn)發(fā)有關(guān)物體接近度的信息。 這些傳感器用于各種行業(yè)，用于機(jī)器人傳感、液位控制、檢測(cè)人員存在、檢測(cè)螺紋或電線斷裂等。

5. 光傳感器

光傳感器是將光能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的無(wú)源器件。 它們也被稱為光傳感器或光電器件，因?yàn)樗鼈儗⒐饽埽ü庾樱┺D(zhuǎn)換為電子信號(hào)（電子）。 它們用于消費(fèi)電子產(chǎn)品（例如智能手機(jī)和平板電腦的自動(dòng)屏幕亮度）、汽車(chē)和安全應(yīng)用。

6.煙霧和氣體傳感器

安全相關(guān)應(yīng)用中常用的是煙霧和氣體傳感器。 如今，辦公室和工業(yè)場(chǎng)所配備煙霧探測(cè)器已成為辦公室和工業(yè)場(chǎng)所的標(biāo)準(zhǔn)做法，這些探測(cè)器可以在檢測(cè)到煙霧時(shí)發(fā)出警報(bào)。 氣體傳感器廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、大型廚房和工業(yè)中，用于檢測(cè)不同的氣體，如液化石油氣、丙烷、丁烷、甲烷等。如今，煙霧傳感器也安裝在家庭中作為安全措施。 許多這些傳感器實(shí)際上是壓力傳感器，這些傳感器測(cè)量氣體或液體的壓力。

7. 光學(xué)傳感器

光學(xué)傳感器是檢測(cè)光強(qiáng)度的傳感器。 當(dāng)環(huán)境光水平超出或低于規(guī)定水平時(shí)，它們會(huì)進(jìn)行監(jiān)視，或者它們甚至可以是用于檢測(cè)單光子的高靈敏度設(shè)備。 大多數(shù)光學(xué)傳感器都會(huì)產(chǎn)生電輸出。

8. 顏色傳感器

圖像處理、顏色識(shí)別、工業(yè)對(duì)象跟蹤領(lǐng)域的顏色傳感應(yīng)用均使用顏色傳感器。 TCS3200 就是一個(gè)例子； 一個(gè)簡(jiǎn)單的顏色傳感器，它可以檢測(cè)任何顏色并發(fā)送與檢測(cè)到的顏色的波長(zhǎng)成比例的方波作為輸出。

9. 濕度傳感器

顧名思義，濕度傳感器檢測(cè)濕度。 這些傳感器用于天氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，還共享有關(guān)濕度和溫度的數(shù)據(jù)； 這是因?yàn)橄鄬?duì)濕度（空氣中的水含量與空氣最大持水潛力的比率）取決于空氣溫度。 濕度傳感器應(yīng)用于氣象、醫(yī)療、汽車(chē)、暖通空調(diào)和制造行業(yè)； 這些傳感器可以是電容式、電阻式或?qū)崾健?/span>

10. 觸摸傳感器

所有觸摸屏設(shè)備（例如手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦）都配有觸摸傳感器。 筆記本電腦中的觸控板也是一種常見(jiàn)的應(yīng)用。 這些傳感器可以檢測(cè)手指或手寫(xiě)筆的觸摸； 可分為電阻式和電容式； 大多數(shù)現(xiàn)代觸摸傳感器屬于后一類(lèi)，因?yàn)樗鼈兏鼫?zhǔn)確并且具有更好的信噪比。

11.運(yùn)動(dòng)傳感器

運(yùn)動(dòng)傳感器也稱為運(yùn)動(dòng)探測(cè)器，可檢測(cè)附近的人或物體。 作為安全系統(tǒng)的重要組成部分，此類(lèi)傳感器會(huì)向您的安全系統(tǒng)發(fā)送警報(bào)，如果是較新的系統(tǒng)，甚至?xí)苯酉蚴謾C(jī)發(fā)送警報(bào)。

12. 傾斜傳感器

傾斜傳感器通常是廉價(jià)的傳感器，用于檢測(cè)傾斜或方向。 早些時(shí)候，它們是用汞制成的（因此得名水銀開(kāi)關(guān)），但現(xiàn)代傾斜傳感器包含滾球。 它們用于農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、建筑業(yè)和飛機(jī)工業(yè)。