傳感器在自動(dòng)化領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域應(yīng)用極為普遍，在一定程度上講，傳感技術(shù)的發(fā)展決定著人工智能技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展！作為在人工智能系統(tǒng)中的一種前向通道元器件，我們把傳感器形象比喻為人類的五官承擔(dān)著采集和轉(zhuǎn)換信息的任務(wù)，它能將感受到的光亮度、溫度、聲音、壓力、流量、顏色、位移、質(zhì)量、加速度等等物理量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可以測(cè)量的電壓信號(hào)或電流信號(hào)，因此，傳感器被稱之為電五官。因此傳感器是自動(dòng)控制系統(tǒng)或人工智能獲取信息的重要器件。比如在航天航空、電力交通、冶金石油、建筑、醫(yī)學(xué)、食品制造、機(jī)器人等具體行業(yè)都離不開。（當(dāng)前，傳感器正朝著集成化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。）下面和大家說說關(guān)于傳感器的一些事。
智能照明的光感應(yīng)和物體移動(dòng)檢瀏傳感器！
一、傳感器的命名及讓大家認(rèn)識(shí)傳感器及相關(guān)特點(diǎn)
傳感器是能將非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)信息檢測(cè)的器件。其作用與人的五官很相似，但感覺靈敏度和范圍卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人的感官。國標(biāo)GB/T 7665- 2005 《傳感器通用語》中，傳感器被定義為能感受(或響應(yīng))規(guī)定的被測(cè)量，并按照-定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。這個(gè)定義包含了如下幾個(gè)方面的含義:
(1)、傳感器是測(cè)量裝置，能完成測(cè)量任務(wù)。
(2)、它的輸人被測(cè)量可以是物理量，也可以是化學(xué)量、生物量等。
(3)、它的輸出量是某種便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示的物理量，主要是電物理量，因?yàn)榘锢砹渴俏锢砹恐凶钊菀讉鬏?、轉(zhuǎn)換和處理的量。
(4)、輸出與輸人有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且這種關(guān)系要有一定的規(guī)律和精度。
傳感器有時(shí)我們也被稱為變能器、變換器、變送器或探測(cè)器，通俗地說傳感器就是把待測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的元件、器件或裝置的總稱。傳感器的作用有兩方面:一是對(duì)非電量進(jìn)行測(cè)量，二是把非電量轉(zhuǎn)化成與其有一-定關(guān) 系的電量。
首先我們先說一下傳感器的組成和分類
對(duì)于傳感器組成而言它通常由敏感元件、傳感元件、測(cè)量電路及輔助電源組成，其中敏感元件是指?jìng)鞲衅髦兄苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分。傳感元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性妮敵鲂盘?hào)轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分，傳感元件輸出的電量種類很多，如電壓、電荷量、電阻、電容、電感等。由于傳感元件輸出的電信號(hào)-般都很微弱或不易傳輸或含有大量的噪聲干擾，因而就需要把這樣的電信號(hào)變換為便于處理、記錄、顯示和控制的形式，完成這項(xiàng)功能的電路-般被稱為測(cè)量電路。 測(cè)量電路的類型視傳感元件的不同而定，經(jīng)常使用的測(cè)量電路有放大器、電橋、振蕩電路等，它可以安裝在傳感器的殼體里。也可以與敏感元件一起集成在同一芯片上。應(yīng)該指出的是，并不是所有的傳感器都必須包括敏感元件和傳感元件兩部分。如果它能直接感受被測(cè)量的變化而輸出與之一定關(guān)系的電信號(hào)那么它既是敏感元件又是傳感元件。
對(duì)于傳感器分類而言，由于傳感器技術(shù)是項(xiàng)知識(shí)密集型技術(shù)，它所部及的知識(shí)非常廣泛與許多學(xué)科都有關(guān)系，傳感器的種類很多，同一種被測(cè)最可以用不同的傳感器來測(cè)量:同種工作原理的傳感器可以測(cè)量多種不同的物理量。因此，目前對(duì)傳感器尚無個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的分類方法有以下幾類分法。
第一是按被測(cè)物理量來分類
按被測(cè)物理量來分，傳感器分為壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器、加速度傳感
器、流量傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器及轉(zhuǎn)矩傳感器等。這種分類方法的優(yōu)點(diǎn)是比較清
楚地表達(dá)了傳感器的用途，使用戶-一目了然，便于選用;缺點(diǎn)是造成傳感器的種類繁多，又
把同一用途而原理不同的傳感器歸為類，不便于用戶掌握各種傳感器的基本原理和分析方
法。
第二是按傳感器的工作原理來分類
按傳感器的工作原理來分，傳感器分為電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、霍爾式傳感器、光電式傳感器等。這種分類方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)傳感器的工作原理表達(dá)得比較清楚，而且類別少，有利于專業(yè)工作者對(duì)傳感器的工作原理與設(shè)計(jì)進(jìn)行深人的研究，使傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用更具合理性與靈活性:缺點(diǎn)是會(huì)令對(duì)傳感器不夠了解的用戶感
到傳感器的使用很不方便。
第三是按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類
按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)來分，可分為輸出為開關(guān)量的開關(guān)型傳感器、輸出為模擬量的模擬型傳感器、輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。
第四是按傳感器的制造工藝分類可分為薄膜傳感器、厚膜傳感器、陶瓷傳感器。集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的硅半導(dǎo)體集成電路工藝技術(shù)制造的，通常將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。薄膜傳感器是通過在介質(zhì)襯底(基板)上沉積相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的，使用混合工藝同樣可將部分電路制造在同一基板上；厚膜傳感器是將相應(yīng)材料的漿料涂覆在陶瓷基片上，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形制成的，基片通常采用三氧化二鋁制成；陶瓷傳感器是采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠一凝膠等)完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，將已成形的元件經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的。制作厚膜傳感器和陶瓷傳感器的這兩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形。每種工藝技術(shù)都有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于陶瓷傳感器和厚膜傳感器的參數(shù)穩(wěn)定性高，研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，所以已被廣泛采用。
第五是按傳感器的用途分類，可分為溫度傳感器、濕度傳感器、光電傳感器、速度傳感器、位置傳感器、 液面?zhèn)鞲衅?、能耗傳感器、熱敏傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、振動(dòng)傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、生物傳感器等等。
第六是按傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行分類
按傳感器的輸出信號(hào)不同，可將傳感器分為:模擬傳感器、數(shù)字傳感器、開關(guān)傳感器等。模擬傳感器是將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào);數(shù)字傳感器是將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換);開關(guān)傳感器是當(dāng)個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。
高集成度傳感器。
二、講敘一下傳感器的誤差與準(zhǔn)確度等級(jí)的相關(guān)概念
傳感器的誤差
作為一種把非電量轉(zhuǎn)換為電量的儀器，測(cè)得值與真實(shí)值之間的差值即為測(cè)量誤
差，它有兩種表示方法:第一種是絕對(duì)誤差用Ar表示，絕對(duì)誤差是指測(cè)量值x與真實(shí)值A(chǔ)。之間的差值，因?yàn)檎鎸?shí)值一般無法得到，所以常用高精度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)儀器所測(cè)得的實(shí)際值A(chǔ)代替真實(shí)值，則這時(shí)絕對(duì)誤差可表示為:△r=x-A。絕對(duì)誤差表示了測(cè)量值偏離真實(shí)值的程度。另一種是相對(duì)誤差它有以下3種表示方法。實(shí)際相對(duì)誤差：實(shí)際相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差A(yù)r與被測(cè)量的實(shí)際值A(chǔ)的百分比；示值相對(duì)誤差：示值相對(duì)誤差又稱標(biāo)稱相對(duì)誤差；滿度相對(duì)誤差：滿度相對(duì)誤差又稱引用相對(duì)誤差，是絕對(duì)誤差與儀器(儀表)的滿度值的百分比。
傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)
滿度相對(duì)誤差主要用于儀器(儀表)的準(zhǔn)確度定級(jí)。我國工業(yè)儀表等級(jí)分為0.1、0.2、
0.5、1.0、 1.5、 2.5、5.0 七個(gè)級(jí)別，標(biāo)志在儀器(儀表) 刻度標(biāo)尺或銘牌上。準(zhǔn)確度習(xí)慣上稱為精度，準(zhǔn)確度等級(jí)習(xí)慣上稱為精度等級(jí)。
電路板上的紅外與溫度傳感器（DS18B20）
三、聊聊傳感器的基本特性
在傳感器的使用過程中，能夠檢測(cè)被測(cè)量的變化，并將其不失真地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量，這就要取決于傳感器的基本特性，傳感器的特性是指?jìng)鞲衅鞯妮斎肆亢洼敵隽恐g的對(duì)定關(guān)系通常以靜態(tài)特性和動(dòng) 態(tài)特性分別進(jìn)行描述。傳成器的特性受到內(nèi)部因素(如機(jī)械性能、電子器件非線
件內(nèi)部噪聲) 和外部因素(如電磁干擾、振動(dòng)沖擊、環(huán)境條件、電源供電)等影響而呈現(xiàn)非理想特性。般通過各種性能指標(biāo)來對(duì)其進(jìn)行規(guī)范措述，供使用者根據(jù)需求進(jìn)行選擇。
(1)傳感器的靜態(tài)特性
傳感器的靜態(tài)特性是指輸人不隨時(shí)間面變化時(shí)表現(xiàn)出的特性，它表示傳感器輸人量處于穩(wěn)定狀態(tài)下輸人、輸出的關(guān)系。傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有線性度、靈敏度、重復(fù)性、遲滯、分辨率、漂移、穩(wěn)定性等。
(2) 傳感器的動(dòng)態(tài)特性
傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指輸人隨時(shí)間而變化時(shí)表現(xiàn)出的特性。它表示傳感器對(duì)隨時(shí)間變化的輸人量的響應(yīng)特性。很多傳感器要在動(dòng)態(tài)條件下檢測(cè)，被測(cè)量可能以各種形式隨時(shí)間變化。只要輸人量是時(shí)間的函數(shù)，則其輸出量也將是時(shí)間的函數(shù)，兩者關(guān)系要用動(dòng)態(tài)特性來說明。使用傳感器時(shí)要根據(jù)其動(dòng)態(tài)特性與使用條件確定合適的使用方法，同時(shí)對(duì)給定條件下的傳感器動(dòng)態(tài)誤差做出估計(jì)。傳感器的動(dòng)態(tài)特性取決于傳感器本身，同時(shí)也與被測(cè)量的形式有關(guān)。
四、傳感器的發(fā)展方向
傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了傳統(tǒng)的分立式傳感器(含敏感大件)、模擬集成傳感器與智能溫度傳感器蘭個(gè)階段。目前，國際上新型傳感器正從模擬式向數(shù)字式，由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。下面說說它的發(fā)展方向。
第一傳感器已經(jīng)向高精度、高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展。為滿足生產(chǎn)自動(dòng)化程度不斷提高的要求，必須加快研制具有精度高、可靠性高、溫度范圍寬的新型傳感器。大部分傳感器的工作溫度在一20~70°C，而軍用系統(tǒng)中要求傳感器的工作溫度在一40~85C， 汽車、鍋爐等場(chǎng)合中要求傳感器的工作溫度更高，因此，發(fā)展新材料(如半導(dǎo)體、陶瓷材料)的傳感器將很有前途。
第二已經(jīng)向微型化發(fā)展，即要求傳感器的體積不斷減小。目前利用硅材料制作的傳感器體積已經(jīng)很小，如傳統(tǒng)的加速度專感器是由重力塊和彈簧等制成的，體積較大，穩(wěn)定性差，而利用激光等各種微細(xì)加工技術(shù)制成的硅加速度傳感器體積非常小，互換性、可靠性都較好。
第三已經(jīng)向微功耗、無源化發(fā)展，傳感器工作時(shí)一般離不開電源，在野外現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地方，只能采用電池或太陽能等供電，所以開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向，這樣既可以節(jié)省能源，又可以提高系統(tǒng)的使用壽命。目前，低功率損耗的傳感器芯片發(fā)展得很快。
第四己已經(jīng)向智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展
在智能傳感器里，傳感元件、測(cè)量電路與微處理器的硬件和軟件集于-體， 特別是與軟件有機(jī)結(jié)合，不僅可以把獲得的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和控制，還可以進(jìn)行邏輯思考和結(jié)論判斷，從而擴(kuò)展了傳感器的功能，提高了傳感器的精度。對(duì)于智能傳感器，只要改變軟件，就可實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，這樣可進(jìn)一一步使傳感器具有視、聽、嗅、觸、味功能及思維等智能功能。具有網(wǎng)絡(luò)功能的新一代智能傳感器。首先它將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再送給微控制器作數(shù)據(jù)處理。最后將測(cè)量結(jié)果傳輸給網(wǎng)絡(luò)，以便實(shí)現(xiàn)各傳感器之間、傳感器與執(zhí)行器之間、傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換及資源共享。
氣敏傳感器。
五、最后說一下傳感器選擇的一般原則
第一要根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型，進(jìn)行具體的測(cè)量工作時(shí)，首先要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件來確定選用哪種工作原理的傳感器更為合適。如被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求、環(huán)境(濕度、溫度、振動(dòng)等)條件、精度要求、測(cè)量方式是接觸式還是非接觸式、傳感器量程的大小、價(jià)格高低等。
第二要根據(jù)技術(shù)指標(biāo)確定傳感器的型號(hào)，確定傳感器的類型之后，再具體考慮傳感器的技術(shù)指標(biāo)，確定傳感器的型號(hào)，主要從線性范圍、靈敏度、精度、響應(yīng)特性和穩(wěn)定性等方面來考慮。比如精度是傳感器的個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但是傳感器的精度越高，價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以了，不必選得過高。如果測(cè)量目的是定性分析，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的;如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。
