概述

傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求的檢測(cè)裝置。

一、傳感器概述

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并按規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出。它具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。

傳感器就如同人類感官的延伸，能夠敏銳地捕捉外界的各種變化。隨著科技的不斷進(jìn)步，傳感器的發(fā)展也日益蓬勃，在各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

（一）傳感器的定義

傳感器是一種能夠感知和探測(cè)外界信號(hào)、物理?xiàng)l件或化學(xué)組成的物理設(shè)備或生物器官。它們通過(guò)敏感元件和轉(zhuǎn)換元件的組合，能夠感受到被測(cè)量的屬性或環(huán)境變化，并按照一定的規(guī)律將感知到的信息轉(zhuǎn)換成可用的信號(hào)輸出，通常是電信號(hào)或其他形式的信號(hào)。

（二）傳感器的主要特點(diǎn)

微型化：隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的進(jìn)步，傳感器的體積和尺寸得到顯著減小，可以制造成微型或納米級(jí)別的器件。這使得微驅(qū)動(dòng)器、微傳感器以及微電路等裝置得以集成于微型尺寸的器件中，推動(dòng)了納米技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

數(shù)字化：現(xiàn)代傳感器的輸出信號(hào)采用數(shù)字形式表示，這種數(shù)字化的形式使得數(shù)據(jù)處理、傳輸和存儲(chǔ)更加便捷，同時(shí)也提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。例如科學(xué)家構(gòu)建的 “電子舌” 裝置，將呈味物質(zhì)在人舌中的味覺(jué)感受轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)字化結(jié)果，實(shí)現(xiàn)味覺(jué)評(píng)價(jià)的自動(dòng)化和客觀化。

智能化：現(xiàn)代傳感器不僅具備智能能力，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、決策和反饋，還具有學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境的能力，顯著提升了傳感器的智能化水平。

多功能化：傳感器具備多種不同的測(cè)量或檢測(cè)功能，能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，極大增強(qiáng)了傳感器的靈活性和多樣性。但目前大多數(shù)傳感器在寬檢測(cè)范圍和高靈敏度之間很難取得平衡，同時(shí)也面臨實(shí)現(xiàn)多功能化（如散熱、加熱等）的挑戰(zhàn)。

系統(tǒng)化：傳感器具備與其他設(shè)備、系統(tǒng)或平臺(tái)連接和集成的能力，形成完整的感知與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的功能和應(yīng)用。數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)在其中扮演重要角色，作為數(shù)據(jù)收集站，通常借助微機(jī)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)化控制。

網(wǎng)絡(luò)化：傳感器具備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，尤其是無(wú)線傳感器，通過(guò)節(jié)點(diǎn)之間形成網(wǎng)絡(luò)化布局，借助節(jié)點(diǎn)內(nèi)的多種傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行綜合分析。這使得傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制和協(xié)同操作，提高了傳感器的遠(yuǎn)程和分布式應(yīng)用能力。

（三）傳感器的基本構(gòu)成

從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，電子傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源等 4 個(gè)部分組成。

敏感元件：這是傳感器的核心部件，它直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào)。

轉(zhuǎn)換元件：在傳感器中將敏感元件獲得的物理量或信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，便于傳輸和處理。智能化傳感器的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)各式各樣的特定傳感器及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)換元件的配合和運(yùn)作。

變換電路：負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大和調(diào)制，以確保信號(hào)能夠被準(zhǔn)確地測(cè)量和處理。對(duì)于電壓型輸出信號(hào)的傳感器，通常無(wú)需變換電路，但抗干擾能力相對(duì)較差。而對(duì)于電壓內(nèi)阻傳感器，其工作原理是通過(guò)變換電路將測(cè)量器件內(nèi)部電阻和電壓的變化轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸出。

輔助電源：為傳感器提供所需的電能，確保傳感器正常工作。

二、傳感器工作原理

1. 通用工作原理

當(dāng)彈性軸受扭時(shí)，應(yīng)變橋檢測(cè)得到的 mV 級(jí)應(yīng)變信號(hào)通過(guò)儀表放大器放大成 1.5v±1v 的強(qiáng)信號(hào)，再通過(guò) V/F 轉(zhuǎn)換器變換成頻率信號(hào)，通過(guò)信號(hào)環(huán)形變壓器從旋轉(zhuǎn)的初級(jí)線圈傳遞至靜止次級(jí)線圈，再經(jīng)過(guò)外殼上的信號(hào)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號(hào)，既可提供給專用二次儀表或頻率計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。

2. 具體類型傳感器工作原理

溫度傳感器：基于熱敏元件，當(dāng)溫度變化時(shí)，熱敏元件電阻值相應(yīng)變化，通過(guò)測(cè)量電阻值變化推算溫度。常見(jiàn)的溫度傳感器有熱敏電阻傳感器、電熱偶傳感器、紅外溫度傳感器等。熱敏電阻傳感器的電阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變，通常在有限的溫度范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)較高的精度；電熱偶傳感器利用兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì) —— 熱電動(dòng)勢(shì)；紅外溫度傳感器是利用物體內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位于 0.75～100μm 的紅外線的原理制作而成的。

濕度傳感器：采用電容式原理，由兩個(gè)電極和吸濕材料組成，當(dāng)空氣中水分含量變化時(shí)，吸濕材料濕度改變，進(jìn)而電容值變化，通過(guò)測(cè)量電容值計(jì)算濕度。濕度傳感器主要有電阻式、電容式兩大類。濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上復(fù)蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。

壓力傳感器：一般采用壓力敏感元件，如薄膜傳感器或應(yīng)變片等，受力時(shí)形狀或尺寸發(fā)生微小變化，通過(guò)測(cè)量變化獲得壓力信息。壓力傳感器的種類有很多，如壓阻式壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、藍(lán)寶石壓力傳感器、壓電式壓力傳感器等。壓阻式壓力傳感器電阻應(yīng)變片是主要組成部分之一，金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)；陶瓷壓力傳感器基于壓阻效應(yīng)，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)；擴(kuò)散硅壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應(yīng)，被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，利用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)；藍(lán)寶石壓力傳感器利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅 - 藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無(wú)與倫比的計(jì)量特性；壓電式壓力傳感器的工作原理是壓電效應(yīng)，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。

光照傳感器：基于光敏二極管或光電二極管的光電效應(yīng)，光照射到光敏元件上時(shí)，其電阻或電流會(huì)有相應(yīng)變化，通過(guò)測(cè)量這種變化獲得光照強(qiáng)度信息。光照傳感器常見(jiàn)的光敏元件包括光敏電阻、光敏二極管和光敏電池等。以光敏電阻為例，當(dāng)環(huán)境光照射到其表面時(shí)，半導(dǎo)體材料內(nèi)的電子受到激發(fā)，導(dǎo)致電阻值隨光照強(qiáng)度的變化而變化：光照增強(qiáng)，電阻值降低；光照減弱，電阻值增加。信號(hào)處理電路則負(fù)責(zé)接收來(lái)自光敏元件的電信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大、濾波和校準(zhǔn)，最終輸出與光照強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的電壓或電流值。

加速度傳感器：采用微機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，利用微小機(jī)械結(jié)構(gòu)基于質(zhì)量加速度原理工作，發(fā)生加速度或震動(dòng)時(shí)，傳感器中的微小質(zhì)量發(fā)生位移，通過(guò)測(cè)量位移或反饋信號(hào)計(jì)算加速度。

磁力傳感器：基于霍爾效應(yīng)或磁阻效應(yīng)工作，霍爾傳感器通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)對(duì)霍爾元件引起的霍爾電壓變化獲得磁場(chǎng)強(qiáng)度信息，磁阻傳感器通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)對(duì)磁敏電阻引起的電阻變化獲得磁場(chǎng)強(qiáng)度信息。

三、傳感器種類

1. 按輸入量分類

物理傳感器：物理傳感器將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，涵蓋聲學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。例如手機(jī)中的麥克風(fēng)就是一種聲學(xué)傳感器，它將聲音這種物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)聲音的放大和傳輸。光學(xué)傳感器在生活中的應(yīng)用也十分廣泛，如相機(jī)中的圖像傳感器，能夠捕捉光線并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信號(hào)。磁學(xué)傳感器則常用于電子設(shè)備中，如硬盤中的磁頭，通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)變化來(lái)讀取和寫入數(shù)據(jù)。

化學(xué)傳感器：化學(xué)傳感器將化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，常見(jiàn)的有氣敏、濕度、PH 值傳感器等。氣敏傳感器可以檢測(cè)空氣中的特定氣體濃度，如一氧化碳、甲烷等，在家庭安全和工業(yè)生產(chǎn)中起到重要的監(jiān)測(cè)作用。濕度傳感器則廣泛應(yīng)用于氣象觀測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和智能家居等領(lǐng)域，通過(guò)測(cè)量空氣中的水分含量來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度。PH 值傳感器主要用于水質(zhì)檢測(cè)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，能夠準(zhǔn)確測(cè)量溶液的酸堿度。

生物傳感器：生物傳感器利用生物分子或組織檢測(cè)和測(cè)量生物量或化學(xué)量，如酶、免疫、DNA 傳感器等。酶?jìng)鞲衅髟谏镝t(yī)學(xué)領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用，例如用于檢測(cè)血糖水平的血糖儀，就是利用酶?jìng)鞲衅鲗?duì)血液中的葡萄糖進(jìn)行定量分析。免疫傳感器則可以檢測(cè)特定的生物標(biāo)志物，如腫瘤標(biāo)志物、病毒抗體等，為疾病的早期診斷提供重要依據(jù)。DNA 傳感器則可以快速檢測(cè)特定的基因序列，在基因診斷和遺傳疾病研究中發(fā)揮著重要作用。

2. 按工作原理分類

電阻式傳感器：電阻式傳感器利用電阻值變化檢測(cè)物理量或化學(xué)量，常見(jiàn)的有熱敏、光敏、濕敏電阻等。熱敏電阻傳感器的電阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變，在溫度測(cè)量中應(yīng)用廣泛。光敏電阻傳感器則對(duì)光線敏感，其電阻值隨光照強(qiáng)度的變化而變化，常用于自動(dòng)照明控制等領(lǐng)域。濕敏電阻傳感器通過(guò)檢測(cè)空氣中的濕度變化來(lái)改變自身電阻值，可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和濕度控制。

電容式傳感器：電容式傳感器利用電容原理檢測(cè)物理量或化學(xué)量，如差分電容式壓力傳感器等。這種傳感器的敏感元件通常由兩塊金屬板組成，當(dāng)被測(cè)量的變化引起兩塊金屬板之間的距離或相對(duì)面積變化時(shí)，傳感器的電容值也會(huì)發(fā)生變化。例如，在壓力測(cè)量中，當(dāng)壓力作用于電容式壓力傳感器的金屬板時(shí)，金屬板之間的距離發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容值改變，通過(guò)測(cè)量電容值的變化可以推算出壓力大小。

電感式傳感器：電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理檢測(cè)物理量或化學(xué)量，如渦流式位移傳感器等。這種傳感器的敏感元件通常由線圈和鐵芯組成，當(dāng)被測(cè)量的變化引起線圈中磁通量變化時(shí)，傳感器的電感值也會(huì)發(fā)生變化。渦流式位移傳感器可以非接觸地測(cè)量金屬物體的位移，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造和自動(dòng)化控制領(lǐng)域。  

壓電式傳感器：壓電式傳感器利用壓電效應(yīng)檢測(cè)物理量或化學(xué)量，如石英晶體壓力傳感器等。當(dāng)被測(cè)量的變化引起敏感元件的變形時(shí)，壓電材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電荷或電壓。石英晶體壓力傳感器具有高精度和高穩(wěn)定性，常用于工業(yè)自動(dòng)化和精密測(cè)量領(lǐng)域。

光電式傳感器：光電式傳感器利用光電效應(yīng)檢測(cè)物理量或化學(xué)量，如光敏電阻等。當(dāng)光照射到光敏元件上時(shí)，其電阻或電流會(huì)有相應(yīng)變化。光敏電阻在光照強(qiáng)度測(cè)量、光控開(kāi)關(guān)等方面有著廣泛的應(yīng)用。

3. 按輸出信號(hào)分類

模擬輸出傳感器：模擬輸出傳感器輸出連續(xù)變化的模擬信號(hào)，如模擬電壓或電流信號(hào)。這種傳感器通常具有較高的測(cè)量精度和線性度，適用于連續(xù)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)。例如，在工業(yè)自動(dòng)化中，模擬溫度傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度變化，并將溫度信號(hào)以模擬電壓的形式輸出給控制系統(tǒng)，以便對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行精確控制。

數(shù)字輸出傳感器：數(shù)字輸出傳感器輸出數(shù)字信號(hào)，如脈沖信號(hào)或串行數(shù)據(jù)信號(hào)。這種傳感器通常具有較高的分辨率和可靠性，適用于需要高精度測(cè)量的場(chǎng)合。例如，數(shù)字式溫度傳感器可以將溫度測(cè)量結(jié)果以數(shù)字信號(hào)的形式輸出，便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。數(shù)字輸出傳感器在智能家居、智能儀表等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

四、不同種類傳感器的特點(diǎn)

1. 電阻式傳感器

電阻式傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電阻值，主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻等類型。電阻式傳感器分類多樣，按其工作原理可分為電阻應(yīng)變式傳感器、電位計(jì)式傳感器、熱電阻式傳感器、半導(dǎo)體熱能電阻傳感器等。其結(jié)構(gòu)由電阻元件及電刷兩個(gè)基本部分組成，電刷相對(duì)于電阻元件的運(yùn)動(dòng)形式多樣，可以將直線位移或角位移轉(zhuǎn)換為與其成一定函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通電阻傳感器朝向高精度、使用方便快捷、省力方向發(fā)展，適用于制作各種傳感器，主要用于測(cè)力、壓力、加速度、位移、扭矩等。隨著優(yōu)良的酚醛膠、環(huán)氧一酚醛膠以及聚酞亞胺膠等材料的相繼問(wèn)世，性能更完善的電阻傳感器前景廣闊。

2. 稱重傳感器

稱重傳感器能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，是電子衡器的關(guān)鍵部件，電阻應(yīng)變式稱重傳感器應(yīng)用廣泛。稱重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力→電轉(zhuǎn)換裝置，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高，適用面廣，且能夠在相對(duì)較差的環(huán)境下使用，在衡器中得到了廣泛運(yùn)用。其測(cè)量方式采用電阻應(yīng)變式惠斯通原理，應(yīng)變片固定在傳感器彈性體上，傳感器受力后導(dǎo)致彈性體產(chǎn)生形變，貼在傳感器上的彈形體應(yīng)變片隨之產(chǎn)生形變，電阻值發(fā)生變化，對(duì)于每只稱重傳感器，至少 4 個(gè)應(yīng)變片被連接在一起組成一個(gè)惠斯通電橋，當(dāng)傳感器受力導(dǎo)致應(yīng)變片電阻發(fā)生變化時(shí)，電橋不平衡，在激勵(lì)電壓不變的情況下，輸出信號(hào)的大小與傳感器受力成正比。

3. 壓阻式傳感器

根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)制成，以硅片為敏感材料的硅壓阻傳感器應(yīng)用普遍。壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件，其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。

4. 激光傳感器

優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)。激光傳感器由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成，是新型測(cè)量?jī)x表。工作時(shí)，先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上，它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，常用于長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測(cè)量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。

5. 霍爾傳感器

根據(jù)霍爾效應(yīng)制作，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面?；魻杺鞲衅魇歉鶕?jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器，分為線性型霍爾傳感器和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器兩種。線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，輸出模擬量；開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，輸出數(shù)字量?；魻杺鞲衅饕云洫?dú)特的性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為工業(yè)、汽車、消費(fèi)電子乃至醫(yī)療等多個(gè)行業(yè)注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。

6. 生物傳感器

是交叉學(xué)科產(chǎn)物，用生物活性材料與物理化學(xué)換能器結(jié)合，是生物技術(shù)的先進(jìn)檢測(cè)方法。生物傳感器是用生物活性材料（酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等）與物理化學(xué)換能器有機(jī)結(jié)合的一門交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)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(jié)構(gòu)：包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表達(dá)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的物理或化學(xué)換能器（傳感器），二者組合在一起，用現(xiàn)代微電子和自動(dòng)化儀表技術(shù)進(jìn)行生物信號(hào)的再加工，構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。

7. 溫度傳感器

感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)，按測(cè)量方式分為接觸式和非接觸式，按材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器，溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，接觸式溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸，一般測(cè)量精度較高；非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對(duì)象的表面溫度，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。

五、傳感器的發(fā)展前景

傳感器技術(shù)不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍日益廣泛，在智能化、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域前景廣闊，推動(dòng)著科技和工程的進(jìn)步，同時(shí)也促進(jìn)了無(wú)人駕駛、人工智能和機(jī)器人技術(shù)的創(chuàng)新。

在智能化領(lǐng)域，隨著傳感器技術(shù)的微型化、智能化、多功能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等趨勢(shì)的不斷發(fā)展，傳感器在智能家居、智能城市等方面的應(yīng)用將更加廣泛。例如，通過(guò)各種傳感器可以實(shí)現(xiàn)家庭環(huán)境的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制，提高生活的舒適度和便利性。在智能城市建設(shè)中，傳感器可以用于交通流量監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、能源管理等方面，提高城市的運(yùn)行效率和可持續(xù)性。

在醫(yī)療領(lǐng)域，傳感器的發(fā)展前景同樣十分廣闊。隨著人們對(duì)健康的關(guān)注度不斷提高，醫(yī)療傳感器的需求也在不斷增加。例如，可穿戴式醫(yī)療傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體的生理參數(shù)，如心率、血壓、血糖等，為醫(yī)生提供更加準(zhǔn)確的診斷依據(jù)。同時(shí)，醫(yī)療傳感器在疾病檢測(cè)、治療效果監(jiān)測(cè)等方面也發(fā)揮著重要作用。未來(lái)，隨著生物兼容性傳感器的發(fā)展，傳感器將更加安全、可靠地應(yīng)用于人體，為醫(yī)療診斷和治療提供更強(qiáng)大的支持。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，傳感器技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越受到關(guān)注。通過(guò)土壤傳感器、氣象傳感器、作物傳感器等，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分、養(yǎng)分含量、氣象條件、作物生長(zhǎng)情況等，為農(nóng)民提供科學(xué)的種植決策依據(jù)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。例如，一體式超聲波傳感器可以用于土壤水分監(jiān)測(cè)、作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)和病蟲(chóng)害預(yù)警等方面，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能化管理。此外，隨著智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，傳感器技術(shù)將與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加精準(zhǔn)、高效的解決方案。

在無(wú)人駕駛、人工智能和機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，傳感器更是不可或缺的關(guān)鍵部件。例如，在自動(dòng)駕駛汽車中，激光傳感器、毫米波雷達(dá)、攝像頭等傳感器可以實(shí)時(shí)感知車輛周圍的環(huán)境，為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的環(huán)境信息，確保車輛的安全行駛。在人工智能領(lǐng)域，傳感器為人工智能系統(tǒng)提供了感知外界環(huán)境、收集數(shù)據(jù)的能力，推動(dòng)了人工智能技術(shù)的進(jìn)步。在機(jī)器人技術(shù)中，傳感器可以使機(jī)器人更加準(zhǔn)確地感知周圍環(huán)境，實(shí)現(xiàn)更加智能的操作和決策。