什么是传感器？

传感器是一种能够检测其周围环境变化并以模拟或数字信号的形式输出的设备，然后显示或可用于闭环系统的过程控制。为了更好地理解，我们可以说传感器是一种可以看到、听到、感觉到、闻到和品尝周围环境的设备，而且可能比我或你做得更好(显然这取决于传感器的制造和质量)。传感器通常连接到发射机，因为传感器的输出非常小，需要调节或放大。因此，传感器需要其他设备来使用数据，通常我们把整个包称为传感器。在这篇文章中，我将写一些常见的传感器在市场上，我将给你简要的信息，也将告诉你它在现实世界中的应用。

传感器和换能器的区别

在深入研究不同类型的传感器之前，我们首先应该知道的是传感器和换能器之间的区别。

传感器是一个模块或芯片，用于观察物理世界中发生的变化，并将反馈发送给微控制器或微处理器。如上图所示，必须为传感器提供励磁（电源）和接地，以便正常工作。

传感器还能观察物理世界中发生的变化，但与传感器不同的是，它不需要功率，它测量变化并将其转换为电压输出的形式。有两种类型的传感器，输入传感器，它以一种形式接收能量或测量，并将其转换成电能，例如a麦克风．然而，输出换能器接收电能并将其转换为其他形式的能量，例如，a发言者．

传感器的分类

在过程控制中，有以下两种传感器:

主动和被动传感器

无源传感器需要外部电源才能工作。例如,一个热敏电阻、光电阻、应变计等。而主动传感器不需要任何外部电源。例如,一个压电,热电偶等。

模拟和数字传感器

当检测到外部参数变化时，模拟传感器以模拟输出的形式输出（风速、太阳辐射、光强度等）。

输出范围为0到5V的模拟传感器可以提供0V到5V之间的任何输出。

不像模拟传感器,数字传感器生成离散值（0和1）。在数字通信中，离散值通常称为数字（二进制）信号。

逻辑高被视为“1”，而逻辑低由“0”表示。

不同类型的传感器

在当今时代，有多种传感器用于检测不同的参数和测量物理世界的不同特性。许多传感器可用于不同场景下的数据检测。例如,一个超声波传感器可用于检测距离、速度、温度等，只需使用与采集数据不同的计算即可。因此，传感器可分为不同的参数。传感器可以根据其感测的物理参数进行分类，也可以根据应用或使用的行业进行分类。因此，在本文中，我根据传感器最突出的用途对其进行了分类．

一些常见的传感器类型有:

• 温度传感器&热电偶传感器
• 接近传感器
• 超声波传感器
• 压力传感器
• 霍尔效应传感器
• 称重传感器
• 光传感器
• 颜色传感器
• 触摸传感器
• 倾斜传感器
• PIR运动检测器&振动传感器
• 加速度计和陀螺仪传感器
• 金属探测器，水流和心跳传感器
• 流量和液位传感器
• 气体和酒精传感器
• 湿度土壤水分传感器

温度传感器

温度传感器用于测量任何物体或介质的温度。温度是测量热能的基本单位，热能的单位是开尔文。它是应用最广泛的传感器之一。其中大多数是接触式传感器，而红外和超声波温度传感器是非接触式传感器。

温度传感器类型

温度传感器有模拟和数字两种类型。最常用的温度传感器是热电偶、热敏电阻和rtd。

热电偶:

这些是最常用的温度传感器类型。它们是通过将两条不同的金属线连接在一起制成的，并根据塞贝克效应原理工作。热电偶是首选，因为它们是自供电的，在宽温度范围内工作时不需要励磁。

使用-这些传感器用于工业、汽车和消费应用。

RTD：

电阻温度检测器的工作原理是金属的电阻受其温度的影响。rtd通常由以下组成铂、镍或铜线，由于其正温度系数，即温度升高导致电阻增加–电阻的变化随后用于检测和测量温度变化．

电热调节器

类似于RTD,热敏电阻也测量电阻的变化来测量温度，但与RTD不同的是，热敏电阻是由陶瓷或聚合物材料制成的。大多数热敏电阻更便宜，但也不如RTD准确。大多数热敏电阻都有双线配置，全国过渡委员会（负温度系数)及PTC（正温度系数）.NTC与温度成反比关系，即随温度升高电阻增大，随温度降低电阻增大，而PTC中电阻增大，随温度升高电阻增大，反之亦然。PTC更常用作熔断器。下图显示了一些常见的热敏电阻。

其他类型的温度传感器包括：

• 温度计
• 振弦式温度传感器
• 红外温度传感器
• 超声波温度传感器

温度传感器的应用

热传感器广泛应用于医疗应用、电力电子电路、电池组、计算机、航空航天应用、汽车应用、环境监测等领域的温度测量。

近距离传感器

接近传感器是不需要身体接触就能探测到物体存在的传感装置。这些都是最常用的传感器。有不同种类的接近传感器，取决于他们测量的物理量。

类型的近距离传感器

• 感应距离传感器
• 磁接近传感器
• 电容式接近传感器
• 光电接近传感器
• 超声波距离传感器

近距离传感器应用程序

它在工业中最常用来衡量任何机械零件，在手机，接近传感器被用来检测人脸在通话中。它们用于安全系统和汽车、航空航天工业等。

位置传感器

位置传感器是能够检测物体运动或确定其相对位置（从确定的参考点测量）的装置。这些类型的传感器也可用于检测物体的存在或不存在。位置传感器有时会与接近传感器混淆。尽管这两个传感器彼此非常相似，但实际上所有的接近传感器都可以被视为位置传感器，但主要区别在于位置传感器给出了物体的准确位置，而接近传感器仅告知某个区域内物体的存在或不存在。

有几种传感器类型与位置传感器用途相似，值得一提。运动传感器检测物体的运动，可用于触发动作，如自动打开灯和风扇或启动安全摄像头。接近传感器也可以检测到物体已经进入传感器的范围。因此，这两种传感器都可视为位置传感器的一种特殊形式。

位置传感器不仅能够检测任何物体，而且还能够测量和记录位置，因此涉及到包含位置信息的反馈信号的使用。

不同类型的位置传感器是

• 电位器位置传感器(电阻型)
• 感应式位置传感器
• 基于涡流的位置传感器
• 电容式位置传感器
• 磁致伸缩传感器位置
• 基于霍尔效应的磁位置传感器
• 光纤传感器位置
• 光学位置传感器
• 超声波传感器位置

两种最常见的位置传感器是霍尔效应和超声波传感器。

超声波传感器

该传感器使用超声波检测其路径中的任何物体。它有一个由压电晶体制成的发射器和接收器。发射器产生超声波，超声波击中物体并返回到超声波接收器检测到的同一路径。超声波传感器利用飞行时间（TOF）技术测量物体的距离。超声波的传播速度比可听到的声音(即人类能听到的声音)的速度快。

为了计算传感器和物体之间的距离，传感器测量从发射机发出的声音到与接收器接触所花费的时间。计算公式是

D=½T x C

这里，D是发射器和物体之间的距离，T是时间，C是声速~ 343米/秒。

下图显示了一个HC-SR04，是目前应用最广泛的超声波传感器之一。它在一个模块中有发射机和接收机。

应用程序

这些传感器主要用于检测物体、测量距离，也可用于测量温度、压力、结构或材料故障等。

霍尔效应传感器

霍尔效应传感器可以感知外部磁场。霍尔效应传感器的输出信号是器件周围磁场密度的函数。当传感器周围的磁通密度超过某一预先设定的阈值时，传感器检测到它并产生一个输出电压，称为霍尔电压V_H．．的霍尔效应传感器有各种各样的应用，但大多用于位置检测。

位置检测器

位置检测器是用于检测任何物体位置的传感器，它们可以使用距离传感器（如超声波传感器）或接近传感器（如霍尔效应传感器等）制成。

其他类型的位置检测器有:

1.正面检测

顾名思义，“正面检测”要求磁场垂直于霍尔效应传感装置，而要进行检测，磁场直接接近传感器的主动面。一种“正面”的方法

2.侧向检测

第二种传感配置为“侧向检测”。这需要以横向运动的方式在霍尔效应元件的表面上移动磁铁。

当不存在磁场（0高斯）时，该正面位置探测器将“关闭”。当永久磁铁南极（正高斯）垂直于霍尔效应传感器的活动区域移动时，该装置将“打开”并点亮LED。一旦“打开”，霍尔效应传感器将保持“打开”。

位置探测器的应用

位置检测器广泛应用于装配线的位置测量和反馈给控制系统，也用于发动机的曲轴位置检测以保证燃烧的正常进行。

电位计传感器

它是一种接触式传感器，分别测量直线或旋转运动物体的距离或位移，并提供电输出。它有三种类型，用于检测不同的运动位置。它的原理与用于改变电路中电流流动的电位器相同。

感应式位置传感器

感应式位置传感器利用线环感应和涡流的物理原理来检测固体金属结构的位置，该固体金属结构在一组由一个发送线圈和两个接收线圈组成的线圈上方滑动或旋转。

电容式传感器

Ca电容传感器设计用于位移、距离和位置的非接触测量，以及厚度测量。电容式位移传感器由于其高信号稳定性和分辨率，被应用于实验室和工业测量任务中。

位置传感器的应用

位置传感器广泛应用于机床、机器人、运动系统、物料搬运、液压控制、转向、制动等领域。

加速度计和陀螺仪传感器

加速计传感器用于测量物体在任何方向上的加速度，同时陀螺仪测量旋转速度或角位置随时间的变化率，沿着X, Y和Z轴。这些传感器可以结合使用来检测物体的速度。一个常用的Arduino陀螺仪MPU6050单元

陀螺仪和加速度传感器的应用

这些传感器的一些常见应用是用于相机镜头的光学图像稳定，基于手势的控制，导航，移动电话和其他设备的运动检测等。

压力传感器

这些传感器用于测量物体或由固体、液体或气体物体施加在环境中的力。压力=质量/单位面积。与压力传感器类似的还有压力表。压力表的设计提供直接输出读数的压力值，称为表压。压力传感器可分为绝对压力、表压和差压。表压是相对于大气压力测量的，而绝对压力是相对于真空测量的，而压差是测量两点之间的压差。

上图显示了一个BMP085，博世公司常用的大气压力传感器。

不同类型的压力测量包括：

• 压差
• 绝对压力
• 仪表压力

压力传感器的类型

• 电位压力传感器
• 归纳压力传感器
• 电容式压力传感器
• 压电式压力传感器
• 应变式压力传感器

压力传感器应用

压力传感器用于测量施加在任何物体或任何点上的压力，也可用于间接测量其他变量，如流体/气体流量、速度、水位和海拔高度

视觉和成像传感器/探测器

顾名思义，视觉和成像传感器和检测器可以检测视野内任何物体或颜色的存在。检测到的输入被转换为数字图像进行显示。传感器模块中通常有摄像头、灯和控制器。这些传感器用于制造厂和装配线，通过感应存在、定位和异常来检测制造过程中的任何故障，也用于现代汽车，以方便驾驶员倒车。

光传感器

光传感器也称为光电器件或光电传感器，将光能（光子）转换为电子信号（电子）。光电传感器利用光来探测物体的存在或缺失。它的发光元件发出一束(可见光或红外线)。采用反射式光电传感器检测从目标反射过来的光束。一束光从所述发光元件发出，并被所述接收元件接收。发光和光接收元件都包含在一个单一的外壳中。传感器接收目标反射的光。一些不同类型的光传感器如下图所示:

最常用的光传感器是光电晶体管、光电电阻和光电二极管。

光刻胶LDR是一种电阻大小取决于光强的电阻。电阻与光强成反比，即暗房间的电阻比亮房间的LDR电阻高。

一个光电晶体管是一种电子开关和电流放大元件，依靠曝光于光来操作，简单地说，光电晶体管是一种将光能转换为电能的晶体管，其输出取决于光的强度。

一个光电二极管它是一种半导体装置，当光线进入时就会产生电流。光电二极管和光电阻的主要区别是光电晶体管只产生电流而光敏电阻器或依赖光的电阻器的电阻取决于落在它上面的光的强度。

光传感器应用

光传感器广泛应用于安防系统、环境光检测、目标检测等领域，并在工业、汽车、军事等领域有着广泛的应用，在日常生活中得到了广泛的应用。

激光雷达传感器

光探测和测距（也称为激光雷达）是一种常用的测距技术。它的工作原理是发出光线，光线击中物体的路径，然后沿着其原始路径返回，然后被接收器检测到，给出精确的距离测量值。下图显示一个VL53L0X -激光雷达传感器，它也被用于iPhone7的3D成像。

激光雷达传感器的应用

激光雷达广泛应用于相机自动对焦，以增强相机在微光或快速移动物体条件下的性能，它还被用作许多手机中的接近传感器。激光雷达在海洋学、地球表面地形建模、汽车和航空航天等领域也有着广泛的应用前景。

PIR传感器

被动式红外传感器通常被称为PIR传感器，用于检测人体发出的红外光。它使用一对热释电传感器来检测周围环境中的热能。它使用一对热释电传感器来检测周围环境中的热能。这两个传感器并排放置，当两个传感器之间的信号差改变时（例如，如果有人进入房间），传感器将接合。PIR传感器的范围为0.25m至150m。

PIR传感器的应用。

这些用于检测运动，可用于防盗检测、行人检测等。

颜色传感器

颜色传感器用于检测材料的颜色。它在物体上发出光并检测反射光，以测量从传感器反射回来的红光、蓝光和绿光的强度。这些传感器还配备了滤光片，以抑制不需要的红外光和紫外光。TSC3200的图片被diy项目的爱好者广泛使用，如下所示。

颜色传感器类型

有两种类型的颜色传感器，一种独立发射红光、蓝光和绿光，测量每种光的强度，而另一种类型的传感器发射广谱光并检测落在其上的光。TCS3200是一种常用的工作在广谱光方法上的传感器。

根据下表，通过存在或不存在任何灯光来检测颜色：

颜色传感器的应用

颜色传感器在汽车工业、纺织工业等制造业中常用来检测产品的颜色。它也被用于摄像机检测周围的颜色，以调整照明条件。

触摸传感器

触摸传感器也被称为触觉传感器，用于检测或记录物理接触。它们通过允许或改变电路中的电流来工作。这些传感器被广泛地用作开关或嵌入到显示器中以使显示器注册一个命令。

触摸传感器的类型

有不同类型的触摸传感器，如电阻式触摸传感器，电容式触摸传感器，红外触摸传感器，表面声触摸传感器等。最常见的类型是电阻式和电容式触摸传感器，如下所述:

电阻式触摸屏

电阻触摸传感器是最简单的传感器，它有两层电阻片，由一层惰性气体或空气隔开。来自接触的压力导致两个薄片相互接触，从而引起电压的变化，这是由电路解释的。这些大多出现在早期的智能手机和其他触摸面板，如触摸音乐乐器和触摸电缆手持设备。

电容式触摸屏

类似于电阻式触摸屏，这些触摸屏有两层导体，导体之间有绝缘体。整个装置就像一个电容，当我们的手指像导体一样与传感器接触时，这个点的电容就会增加。电容测量电路连续测量电容，当它观察到电容的变化时，就会产生一个信号。这些触摸传感器在最新的智能手机中最常用。它们被用于智能手机、电子手表、游戏机、工业控制设备、触控板等。

触摸传感器的应用

触摸传感器被用作家庭、商业建筑、汽车等的开关。它们被嵌入到手机、电视屏幕或其他手持设备的便携式显示器中。

气体和化学传感器

这些传感器用于检测大气中不同类型气体的存在及其浓度。They通常用于检测有毒或爆炸性气体，并通过改变电阻值来测量气体浓度。有关气体传感器的详细说明，请参见在这里．MQ2气体传感器广泛应用于甲烷、丁烷、液化石油气和烟气的检测。

不同类型的气体传感器

气体传感器通常根据其内置传感元件的类型分为各种类型。以下是基于各种应用中通常使用的传感元件的各种类型气体传感器的分类：

• 金属氧化物基气体传感器。
• 光学气体传感器。
• 电化学气体传感器。
• Capacitance-based气体传感器。
• 量热式气体传感器。
• 基于声学的气体传感器。

气体传感器的应用

气体传感器被用于工厂和制造设施，以识别气体泄漏，并检测室内烟雾和一氧化碳。

湿度传感器

湿度传感器也称为湿度计，是一种用于测量空气湿度的传感器。它感应并测量湿度和空气温度。空气中的水分与特定空气温度下的最高水分之比称为相对湿度。湿度传感器通过检测改变电流或空气温度的变化来工作。DHT11是常用的湿度传感器吗

湿度传感器类型

• 电容
• 电阻的
• 热

湿度传感器的应用

用于测量家庭、办公室、粮仓、制造厂、储藏室、，恒温箱、博物馆、工业空间和温室，也用于气象站报告和预测天气。

辐射探测器

辐射传感器测量人体发出的辐射量。有不同的传感器可用于测量不同种类的辐射，如核辐射、电磁辐射和光辐射。可以测量的不同粒子包括α粒子、β粒子、中子、X射线和γ射线。低成本探测器有一个充气管和一根高压电线，用于收集入射辐射产生的电离。但这种方法无法区分不同种类的辐射。

最常见的辐射探测器有:

• 充气辐射探测器
• 闪烁辐射探测器
• 固态辐射探测器

辐射探测器的应用

这些传感器可以用来测量核电站中人体的辐射，或者看看某个区域是否安全。

结论

传感器能够探测到我们周围环境的物理变化。许多传感器能够提供多种数据，因此可用于多种应用。电容传感器可以用作触摸传感器，也可以用于物体检测或位置检测等。不同的应用需要不同的传感器精度和分辨率，传感器的选择通常基于所需的精度、速度和数据分辨率。