傳感器（Transducer/Sensor）的定義是：能感受被測(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件（Sensing element）是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件（Transducing element）是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分。
■ 感受的被測(cè)量：壓力p ■ 感受的被測(cè)量：壓力 p
■ 敏感元件：真空膜盒 ■ 敏感元件：圓柱殼（諧振筒）
■ 轉(zhuǎn)換元件：杠桿、電位器 ■ 轉(zhuǎn)換元件：電磁檢測(cè)線圈
■ 輸出信號(hào)：電位器電壓u ■ 輸出信號(hào)：檢測(cè)線圈的電壓u（周期信號(hào)的頻率f）
從三個(gè)方面來(lái)理解與把握：
1. 作用——測(cè)量，應(yīng)用傳感器的目的（功能）；
2. 工作機(jī)理——敏感元件，傳感器技術(shù)的核心，研究、設(shè)計(jì)、制作傳感器的關(guān)鍵；
3. 輸出信號(hào)——適于測(cè)量的電信號(hào)。
傳感器的基本結(jié)構(gòu)組成
敏感元件：傳感器的核心
■ 敏感元件可以工作于開環(huán)狀態(tài)
■ 敏感元件也可以工作于閉環(huán)狀態(tài)
傳感器的定義分類
傳感器是借助于檢測(cè)元件接收一種形式的信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。它獲取的信息可以為各種物理量、化學(xué)量和生物量，轉(zhuǎn)換后的信息也可以有多種形式。目前的傳感器大多為電信號(hào)，因此，從狹義上講，傳感器也可定義為把外界的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。
傳感器是自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的元件。它連接被測(cè)對(duì)象和測(cè)試系統(tǒng)，提供系統(tǒng)進(jìn)行處理和決策所必需的原始信息。顯然，一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)首先要檢測(cè)到信息才能去進(jìn)行自動(dòng)控制，如果傳感器不能獲得信息，或者獲得的信息不確切，或者不能把信息精確地轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，那么，要顯示、處理這些信號(hào)就會(huì)非常困難，甚至沒有意義。所以，傳感器關(guān)系著一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或自動(dòng)化系統(tǒng)的成敗。
隨著電子計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)過程自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)保、能源、海洋開發(fā)、遙感、遙測(cè)、宇航等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從太空到海洋，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到日常生活的衣食住行，都廣泛采用了各種傳感器。
由于應(yīng)用的對(duì)象、測(cè)量的范圍、周圍的環(huán)境等不同，需用的傳感器也不一樣，因此，傳感器的種類很多。目前，傳感器常用的分類方法有以下兩種：
1．按被測(cè)物理量劃分
（1）位移傳感器
用于長(zhǎng)度、厚度、應(yīng)變、振動(dòng)、偏轉(zhuǎn)角等參數(shù)的測(cè)量。
（2）速度傳感器
用于線速度、振動(dòng)、流量、動(dòng)量、轉(zhuǎn)速、角速度、角動(dòng)量等參數(shù)的測(cè)量。
?。?）加速度傳感器
用于線加速度、振動(dòng)、沖擊、質(zhì)量、應(yīng)力、角加速度、角振動(dòng)、角沖擊、力矩等參數(shù)的測(cè)量。
?。?）力、壓力傳感器
用于力、壓力、重量、力矩、應(yīng)力等參數(shù)的測(cè)量。
2．按工作原理分
（1）電阻式傳感器
利用移動(dòng)電位器觸點(diǎn)改變電阻值或改變電阻絲或片的幾何尺寸的原理制成，主要用于位移、力、壓力、應(yīng)變、力矩、氣流流速和液體流量等參數(shù)的測(cè)量。
?。?）電感式傳感器
利用改變磁路幾何尺寸、磁體位置來(lái)改變電感和互感的電感量或壓磁效應(yīng)原理制成，主要用于位移、力、壓力、振動(dòng)、加速度等參數(shù)的測(cè)量。
?。?）電容式傳感器
利用改變電容的幾何尺寸或改變電容介質(zhì)的性質(zhì)和含量，從而改變電容量的原理制成，主要用于位移、壓力、液體、厚度、含水量等參數(shù)的測(cè)量。
?。?）諧振式傳感器
利用改變機(jī)械的或電的固有參數(shù)來(lái)改變諧振頻率的原理制成，主要用于測(cè)量壓力。
（5）電勢(shì)型傳感器
利用熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、電磁感應(yīng)等原理制成，主要用于溫度、磁通、電流、電壓、速度、光強(qiáng)、熱輻射等參數(shù)的測(cè)量。
?。?）電荷式傳感器
利用壓電效應(yīng)原理制成，主要用于力、加速度的測(cè)量。
?。?）光電傳感器
利用光電效應(yīng)和幾何光學(xué)原理制成，主要用于光強(qiáng)、光通量、位移等參數(shù)的測(cè)量。
?。?）半導(dǎo)體傳感器
利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、磁電效應(yīng)，與氣體接觸產(chǎn)生性質(zhì)變化等原理制成，多用于溫度、壓力、加速度、磁場(chǎng)、有害氣體和氣體泄漏的測(cè)量。
傳感器的建模
1. 建模是什么
■ 針對(duì)傳感器中的彈性敏感元件，研究其在被測(cè)量作用下的力學(xué)行為：包括位移、應(yīng)變、應(yīng)力或者振動(dòng)特性；
■ 建立包括傳感器敏感單元幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、物理參數(shù)、邊界條件在內(nèi)的，傳感器彈性敏感元件的位移、應(yīng)變、應(yīng)力或者振動(dòng)特性與被測(cè)量之間的函數(shù)關(guān)系，即敏感結(jié)構(gòu)的力學(xué)和數(shù)學(xué)模型；
■ 不同于第二部分中的傳感器特性（針對(duì)輸入輸出特性，相當(dāng)于把傳感器整體作為一個(gè)“黑匣子”，用來(lái)評(píng)估傳感器總體性能。它不能告訴我們傳感器敏感結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、物理參數(shù)以及邊界條件如何影響傳感器的性能，自然也不會(huì)提供從傳感器敏感結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)方面來(lái)改善其性能的辦法。
2. 建模的重要性
■ 定量研究傳感器敏感機(jī)理的理論基礎(chǔ)；在傳感器原理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樣機(jī)研制中有重要作用
■ 能充分、準(zhǔn)確地揭示出傳感器的工作機(jī)理
■ 能有效地指導(dǎo)傳感器，特別是敏感結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)、邊界結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程
■ 提高針對(duì)性，縮短樣機(jī)研制過程和利于處理不同物理量之間的耦合等
3. 建模的復(fù)雜性
■ 一方面，傳感器是多學(xué)科的密集技術(shù)，涉及的知識(shí)內(nèi)容遍及許多基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)科學(xué)。各種敏感效應(yīng)的傳感器種類繁多，被測(cè)參數(shù)、測(cè)量范圍千差萬(wàn)別，敏感元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣
■ 另一方面，傳感器的研究工作本身還具有很強(qiáng)的工程性，實(shí)用性。這要求傳感器的建模也要充分體現(xiàn)這一點(diǎn)
4. 建模的過程
■ 第一個(gè)階段：由實(shí)際問題本質(zhì)特征建立傳感器物理模型。此階段主要針對(duì)傳感器的基本工作原理進(jìn)行。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔、明確、反映了傳感器的物理本質(zhì)，模型中的每一項(xiàng)都具有鮮明的物理意義。
■ 第二個(gè)階段：由傳感器的物理模型建立其數(shù)學(xué)模型。此階段主要根據(jù)傳感器的基本工作原理，針對(duì)傳感器的敏感元件進(jìn)行。其特點(diǎn)是包含了傳感器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、物理參數(shù)、邊界條件及其他約束條件；物理特征含蓄，具有較強(qiáng)的抽象性。
■ 第三個(gè)階段：求解數(shù)學(xué)模型。物理模型的建立對(duì)傳感器整個(gè)建模工作至關(guān)重要，它既依賴于對(duì)傳感器工作機(jī)理的理解，又依賴于已有的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)；數(shù)學(xué)模型的建立主要取決于傳感器相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，它是保證模型準(zhǔn)確、可靠的關(guān)鍵；數(shù)學(xué)模型的求解直接影響到整個(gè)建模工作的成效和應(yīng)用價(jià)值。
■ 上述三個(gè)階段在傳感器的建模工作中缺一不可，應(yīng)緊緊圍繞著實(shí)際傳感器的工作機(jī)理進(jìn)行。
傳感器的常見應(yīng)用
1.自動(dòng)門，利用人體的紅外微波來(lái)開關(guān)門
2.煙霧報(bào)警器，利用煙敏電阻來(lái)測(cè)量煙霧濃度，從而達(dá)到報(bào)警目的
3.手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)的照相機(jī)，利用光學(xué)傳感器來(lái)捕獲圖象
4.電子稱，利用力學(xué)傳感器（導(dǎo)體應(yīng)變片技術(shù)）來(lái)測(cè)量物體對(duì)應(yīng)變片的壓力，從而達(dá)到測(cè)量重量目的
5.水位報(bào)警，溫度報(bào)警，濕度報(bào)警，光學(xué)報(bào)警等……
智能傳感器已廣泛應(yīng)用于航天、航空、國(guó)防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域中。例如，它在機(jī)器人領(lǐng)域中有著廣闊應(yīng)用前景，智能傳感器使機(jī)器人具有類人的五官和大腦功能，可感知各種現(xiàn)象，完成各種動(dòng)作。在工業(yè)生產(chǎn)中，利用傳統(tǒng)的傳感器無(wú)法對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（例如，黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及味道等）進(jìn)行快速直接測(cè)量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測(cè)量與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)有函數(shù)關(guān)系的生產(chǎn)過程中的某些量（如溫度、壓力、流量等）。Cygnus公司生產(chǎn)了一種“葡萄糖手表”，其外觀像普通手表一樣，戴上它就能實(shí)現(xiàn)無(wú)疼、無(wú)血、連續(xù)的血糖測(cè)試?！捌咸烟鞘直怼鄙嫌幸粔K涂著試劑的墊子，當(dāng)墊子與皮膚接觸時(shí)，葡萄糖分子就被吸附到墊子上，并與試劑發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流。傳感器測(cè)量該電流，經(jīng)處理器計(jì)算出與該電流對(duì)應(yīng)的血糖濃度，并以數(shù)字量顯示。