感應器

感測器是接收信號或刺激並反應的器件，能將待測物理量或化學量轉換成另一對應輸出的裝置。用於自動化控制、安防設備等。在刺激主理學中，為獲得電刺激，這段時間多使用電子學的刺激裝置。

而很早以來所用的一種裝置，是感應線圈的一種，但這裡已不大使用，大多為真空管和半導體的刺激裝置所代替。

基本介紹

• 中文名：感應器
• 外文名：inductorium
• 詞目：感應器
• 學科：物理學
• 詞性：名詞
• 用途：自動化控制、安防設備等

定義

國家標準GB7665-87對感測器下的定義是：“能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。感測器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將檢測感受到的信息，按一定規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。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

24GHZ微波雷達感測器

“感測器”在新韋式大詞典中定義為： “從一個系統接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統中的器件”。

根據這個定義，感測器的作用是將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“感測器－Sensor”。

相關概念

一個感測器的輸入對輸出的影響被稱為感測係數。例如，一個水銀溫度計，每當溫度上升1 °C時，水銀柱上升1cm，則這個水銀溫度計的感測係數為1 cm/°C。

當一個感測器的輸入和輸出完全形成線性關係的時候，這個感測器就是一個理想感測器。同時，理想感測器還應該遵守以下原則：

1、只受被測因素的影響；

2、不受其他因素的影響；

3、感測器本身不會影響被測因素。

套用分類

按技術分類

超音波感測器- 溫度感測器 - 濕度感測器 - 氣體感測器 - 氣體報警器 - 壓力感測器 -加速度感測器- 紫外線感測器 - 磁敏感測器 - 磁阻感測器 - 圖像感測器 - 電量感測器 - 位移感測器。

感應器

按套用分類

壓力感測器 -溫濕度感測器- 溫度感測器 - 流量感測器 - 液位感測器 - 超音波感測器 - 浸水感測器 - 照度感測器 - 差壓變送器 - 加速度感測器 - 位移感測器 - 稱重感測器。

電子式感測器

IR紅外線近接/測距；循線循跡 Sensor；超音波距離檢測；雷射區域距離測量儀；室內定位系統；碰撞 Sensor；緊急/保護；帶狀開關；可撓曲 Sensor；壓力感測器；溫濕度 Sensor；表面溫度量測器；數位電子羅盤（方向）；GPS衛星定位模組；計數&PWM產生器；陀螺儀與加速度計；傾斜儀與定向計；Piezo壓電震動sensor；RFID Reader模組；PIR物體移動檢知；Hall Effect sensor（霍爾效應感測器）；氣體偵測器。

類型

溫度感測器

溫度感測器一般是將溫度轉化為電子數據的電子元件。使用電阻隨溫度變化的導電體製作的溫度感測器。最常用的是使用鉑，在0°C時電阻為100歐姆的元件（Pt100）。半導體溫度感測器一般集成有放大和調整電路。晶體振盪器的振盪頻率隨溫度變化因此可以非常精確地測量溫度。

使用熱電效應測量溫度的熱電偶，焦電性物質的表面電荷密度隨溫度變化而變化，因此其表面電荷強度可以用來測量溫度。

壓力感測器

壓力感測器是用於測量液體與氣體的壓強的感測器。與其他感測器類似，壓力感測器工作時將壓力轉換為電信號輸出。壓力感測器在很多監測與控制套用中得到廣泛的使用。除了直接的壓力測量，壓力感測器同時也可用於間接測量其他量，如液體/氣體的流量，速度，水面高度或者海拔。

壓力感測器

壓力感測器在使用的技術，設計，性能表現，工作適應條件與價格上有很大的差異。保守估計，全世界有50種以上技術的壓力感測器和至少300家企業生產壓力感測器。

同時，也有一類的壓力感測器設計用於動態測量高速變化的壓強。示例的套用有引擎氣缸的燃燒壓力或者渦輪發動機中氣體的壓強監測。這樣的感測器一般以壓電材料製造，例如石英。

一些壓力感測器，例如套用於交通執行照相機中的，則以二進制方式運行，也就是，當壓力達到某數值，則感測器控制接通或斷開電路，這類型的壓力感測器也被稱作壓力開關。

圖像感測器

圖像感測器是一種能將可視圖像轉化為電子信號的設備，主要套用於數位照相機與其它成像設備中。一般由一組CCD或CMOS感測器（如有源像素感測器）組成。彩色圖像感測器，按其對色彩的分辨方式可分成以下幾大類：

圖像感測器

貝葉（Bayer）感測器，一種廉價也最常見的圖像感測器，使用貝葉濾波器使得不同的像素點只對紅、藍、綠三原色光中的一種感光，這些像素點交織在一起，然後通過demosaicing內插來恢復原始圖像；

Foveon X3 感測器，用於某些Sigma及寶麗來數位照相機。它的每一像素點都有三重感測器，可以對所有顏色感光；

3CCD 感測器，如某些松下數位照相機，通過雙色稜鏡分光，並採用3塊獨立的CCD感測器，一般認為圖像還原質量最好但價格比較昂貴。

霍爾效應感測器

霍爾效應感測器也稱霍爾感測器，是一個換能器，將變化的磁場轉化為輸出電壓的變化。霍爾感測器首先是用來測磁場的，此外還可以被用來測量產生和影響磁場的物理量，例如，被用於接近開關，霍爾乘法器，位置測量，轉速測量，和電流測量設備。

其最簡單的形式是，感測器作為一個模擬換能器，直接返回一個電壓。在已知磁場下，其距霍爾盤的距離是可以被設定的。使用多組感測器，磁鐵的相關位置可被推斷出。通過導體的電流會產生一個隨電流變化的磁場，並且霍爾效應感測器可以在不干擾電流情況下而測量電流。典型的為，將其和繞組磁芯或在被測導體旁的永磁體合成一體。

霍爾效應感測器

通常，霍爾效應感測器和電路相連，從而允許設備以數字（開/關）模式操作，在這種情況下可以被稱為開關。工業中常見的設備，例如氣缸，也被用於日常設備中；如一些印表機使用他們來監測缺紙和敞蓋的情況。當鍵盤被要求高可靠性時，也被套用於鍵盤中。

霍爾效應感測器通常被用於計量車輪和軸的速度，例如在內燃機點火定時（正時）或轉速表上。其在無刷直流電動機的使用，用來檢測永磁鐵的位置。圖示中的輪子，帶有兩個等距的磁鐵，感測器上的電壓在一個周期內將兩次達到峰值。此設定通常被用來校準磁碟驅動的速率。

傾角感應器

傾角感應器在軍事、航天航空、工業自動化、工程機械、鐵路機車、消費電子、海洋船舶等領域得到廣泛運用。輝格公司為國內用戶提供全球最全面、最專業的產品方案和服務。提供超過500種規格的伺服型、電解質型、電容型、電感型、光纖型等原理的傾角感應器。

加速度感應器

分低頻高精度力平衡伺服型、低頻低成本熱對流型和中高頻電容式加速度位移感應器。總頻響範圍從DC至3000Hz。套用領域包括汽車運動控制、汽車測試、家電、遊戲產品、辦公自動化、GPS、PDA、手機、震動檢測、建築儀器以及實驗設備等。

紅外溫度感應器

廣泛套用於家用電器（微波爐、空調、油煙機、吹風機、烤麵包機、電磁爐、炒鍋、暖風機等）、醫用/家用體溫計、辦公自動化、攜帶型非接觸紅外溫度感應器、工業現場溫度測量儀器以及電力自動化等。不僅能提供感應器、模組或完整的測溫儀器，還能根據用戶需要提供包括光學透鏡、ASIC、算法等一攬子解決方案。

套用領域

感應器的套用感應器的套用領域涉及機械製造、工業過程控制、汽車電子產品、通信電子產品、消費電子產品和專用設備等。

專用設備

專用設備主要包括醫療、環保、氣象等領域套用的專業電子設備。當前醫療領域是感應器銷售量巨大、利潤可觀的新興市場，該領域要求感應器件向小型化、低成本和高可靠性方向發展。

工業自動化

工業領域套用的感應器，如工藝控制、工業機械以及傳統的；各種測量工藝變數（如溫度、液位、壓力、流量等）的；測量電子特性（電流、電壓等）和物理量（運動、速度、負載以及強度）的，以及傳統的接近/定位感應器發展迅速。

通信電子產品

手機產量的大幅增長及手機新功能的不斷增加給感應器市場帶來機遇與挑戰，彩屏手機和攝像手機市場份額不斷上升增加了感應器在該領域的套用比例。此外，套用於集團電話和無繩電話的超音波感應器、用於磁存儲介質的磁場感應器等都將出現強勢增長。

汽車工業

現代高級轎車的電子化控制系統水平的關鍵就在於採用壓力感應器的數量和水平，當前一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百隻感應器，而豪華轎車上的感應器數量可多達二百餘只，種類通常達30餘種，多則達百種。

原理結構

感應器把某種形式的能量轉換成另一種形式的能量。有兩類：有源的和無源的。

有源感應器能將一種能量形式直接轉變成另一種，不需要外接的能源或激勵源。

無源感應器不能直接轉換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能，感應器承擔將某個對象或過程的特定特性轉換成數量的工作。其“對象”可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態可以是靜態的，也可以是動態（即過程）的。對象特性被轉換量化後可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質的，也可以是化學性質的。按照其工作原理，它將對象特性或狀態參數轉換成可測定的電學量，然後將此電信號分離出來，送入感應器系統加以評測或標示。

發展過程

自動控制系統能夠按照人的設計，在人不參與的情況下完成一定的任務。其關鍵就在於反饋的引入，反饋實際上是把系統的輸出或者狀態，加到系統的輸入端與系統的輸入共同作用於系統。系統的輸出狀態實際上是各種物理量，他們有的是電壓，有的是流量、速度等。這些量往往與系統的輸入量性質不同，並且取值的範圍也不一樣。所以不能與輸入直接合併使用，需要測量並轉化。感應器正是起這個作用，它就像是控制系統的眼睛和皮膚，感知控制系統中的各種變化，配合系統的其他部分共同完成控制任務。

人類為了從外界獲得信息，必須藉助於感覺器官。但是人的感覺器官並不是萬能的，要想獲得更為豐富的信息，進一步研究自然現象和製造勞動工具，人的感官顯得很是不夠了。作為一種代替人的感官的工具，感應器的歷史比近代科學的出現還要古老。天平作為測重的工具在古埃及就開始使用了，一直沿用到如今。利用液體膨脹特性的溫度測量在十六世紀就已經出現。以電學的基本原理為基礎的感應器是在近代電磁學發展的基礎上產生的，但是隨著真空管和半導體等有源元件的可靠性的提高，這種類型的感應器得到了飛速發展，如今談到感應器大都指有電信號輸出的裝置。

感應器相關專業術語:

1.	humidity sensor; 濕度感應器
2.	image sensor; 影像感應器
3.	position sensor; 位置感應器
4.	sensor, thermocouple; 熱偶感應器
5.	sensor, image; 影像感應器
6.	sensor, humidity; 濕度感應器
7.	thermocouple sensor; 熱耦感應器
8.	Contact Image Sensor; 接觸影像感應器