随着现代科学的发展，传感技术作为一种与现代科学密切相关的新兴学科也得到迅速发展，并且在工业自动化、测量和检测技术、航天技术、军事工程、医疗诊断等学科得到越来越广泛的利用，同时对其他各学科的发展还有促进作用。
传感技术的发展大体可分为3代。
①第1代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感受和转化信号，如电阻应变式传感器，它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。
②第2代传感器是20世纪70年代开始发展起来的固体传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成的，如利用热电效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、光敏传感器等。
③第3代传感器是20世纪80年代刚刚发展起来的智能传感器，所谓智能传感器是指其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。
20世纪90年代智能化测量技术有了进一步的提高，在传感器一级水平实现了智能化，使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。
传感器是实现物理量的检测和信号采集的功能载体。机电一体化系统中有各种不同的物理量（如位移、压力、速度等）需要控制和监测。而计算机系统又只能识别电量，因此能把各种不同的非电量转换成电量的传感器便成为机电一体化系统中不可缺少的组成部分。
（1）传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成，如图5.4所示。
图5.4 传感器组成框图
1）敏感元件
它直接感受被测量，并以确定关系输出某一物理量，如弹性敏感元件将力转换为位移或应变输出。
2）转换元件
它将敏感元件输出的非电物理量（如位移、应变、光强等）转换成电参数量（如电阻、电感、电容等）。
3）基本转换电路
它将电参数量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。
传感器的组成有的简单，有的较复杂。有些传感器只有一种功能元件，如热电偶，感受到被测对象的温差时直接输出电动势；有的传感器有两个功能元件，如电压式加速度传感器是由敏感元件和变换电路组成的；而用作转速传感器的测速发电机，它是把3个功能结合在一起的传感器。
（2）传感器的分类
传感器的品种多，原理各异，检测对象门类繁多，因此分类方法也不统一，通常从不同角度突出某一侧面进行分类，归纳起来有以下几种。
1）按被测量范畴
可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器。
2）按能量转换
可分为能量转化型传感器和能量控制型传感器。能量转化型传感器，主要由能量变换元件构成，无须用外加电源，基于物理效应产生信息；能量控制型传感器在信息变换过程中，需外加电源供给。
3）按使用材料
可分为半导体传感器、陶瓷传感器、复合材料传感器、金属材料传感器、高分子材料传感器，超导材料传感器、光纤材料传感器和纳米材料传感器等。
4）按输出信号
可分为模拟传感器和数字传感器。
5）按结构
可分为结构型传感器、物性型传感器和复合型传感器。
6）按功能
可分为单功能传感器、多功能传感器和智能传感器。
7）按转换原理
可分为光电转换传感器、机电转换传感器、热电转换传感器、磁电转换传感器和电化学传感器。
传感器类型虽然很多，但在机电一体化系统中常用的主要是以下几种：位移传感器、位置传感器、压力传感器、速度传感器、红外传感器和声音传感器等。
（3）常用传感器及应用(www.xing528.com)
1）位移传感器
它是直线位移测量传感器和角位移测量传感器的总称，位移测量在机电一体化领域中的应用十分广泛，除位移测量的重要性外，还是速度、加速度、力、压力和扭矩等参数测量的基础。
最常见的位移传感器是光电编码器，光电编码器具有非接触和体积小的优点，且分辨率很高，在旋转一周内可产生数万个脉冲。因此，它是目前应用最广泛的一种编码器。根据输出信号的特征，常分为增量式光电编码器和绝对式光电编码器。
光电编码器主要由旋转孔盘和光电器件组成。它输出的是与孔盘转角（或转角增量）成比例的脉冲信号，通过对脉冲信号计数，即可测得孔盘转过的角度。增量式编码器每转过一个单位，编码器就输出一个脉冲，故称为增量式。增量式编码器是将位移转换成周期性变化的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器由机械位置决定每个位置的唯一性，它无须记忆，无须找参考点，它的显示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。
例如测量工作台的位移量。
方案一：高速端角位移测量，旋转编码器（传感器）与电动机连接，通过对电动机转角的测量，间接对工作台进行测量，测量原理如图5.5所示。
方案二：采用直线位移传感器直接测量工作台的位移，测量原理如图5.6所示。
图5.5 高速端测量
图5.6 工作台位移直接测量
2）位置传感器
位置传感器和位移传感器不一样，它所测量的不是一段距离的变化量，而是通过检测，确定执行构件是否已到达某一位置。因此，它不需要产生连续变化的模拟量，只需要产生能反映某种状态的开关量就可以了。
位置传感器分接触式和接近式两种。接触式传感器（见图5.7）就是能获取两个物体是否已接触的信息的一种传感器；接近式传感器是用来判别在某一范围内是否有某一物体的一种传感器。
图5.7 接触式位置传感器
这种传感器常被用在机床上作为刀具、工件或工作台的到位检测或行程限制，也常被应用在汽车和工业机器人上。汽车曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器，它提供点火时刻（点火提前角）、确认曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。
3）压力传感器
在机电一体化控制系统中，压力也常常是需要检测的一个物理量。压力传感器分压阻式、应变式和压电式3种。
①压阻式压力传感器是一种利用半导体材料的电阻率随其所受压力的变化而变化的特性而制成的传感器。
②应变式压力传感器是利用压力的作用使电阻或应变片发生形变，从而使它们的电阻发生变化的特性而制成的，通过检测电阻的变化便可检测出压力的变化。
③压电式压力传感器是利用电介质在受压力作用时产生电极化现象，并在表面产生电荷的压电效应来测量压力的一种传感器。
4）力矩传感器
力矩传感器用于检测运动执行件的力矩。广泛应用在机械手上，测量手指上的力和力矩，如图5.8所示的机械手系统中，力矩传感器作为手指力控制的反馈信号。
图5.8 机械手系统
5）温度传感器
利用热敏电阻可以制成温度传感器。热敏电阻是对热量敏感的电阻体，其电阻值随温度的变化而显著改变。一般在温度上升时，其电阻值减小。温度传感器在机械设备温度测量方面应用非常广泛。
为提高机床的加工精度，可以用两个热敏电阻来比较环境温度与冷却液或轴承的温度，以实现温度控制。
6）超声波传感器
超声波传感器用超声波来测量距离，在机器人上用来检测障碍物。其原理与蝙蝠通过感觉自己所发出的超声波来测定距离的道理相同。超声波传感器实质上是一种可逆的换能器，其将电振荡的能量转变为机械振荡，形成超声波，或者由超声波能量转变为电振荡。
超声波传感器分为发射器和接收器，发射器可将电能转化为超声波，接收器可将超声波转化为电能。
7）光电式传感器
这种传感器具有体积小、可靠性高、检测位置精度高、响应速度快等优点。在透光型光电传感器（见图5.9）中，发光器件和受光器件相对放置，中间留有间隙。当被测物体到达这一间隙时，发射光被遮住，从而接收器件（光敏元件）便可检测出物体已经到达。
图5.10所示为洗衣机利用光电传感器检测洗涤液浑浊度的示意图。
图5.9 透光型光电传感器
图5.10 洗衣机的光电传感器
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