工程中常用的传感器简介

一、传感器在人类文明中的作用及重要性

回顾人类文明的历史会发现，每当爆发一场产业革命时，就将给社会带来巨大的推动，使人类文明产生一次飞跃。例如18世纪，以欧洲为中心爆发了工业革命，称之为人类第三次产业革命。在那次革命中，火车、汽车取代了人力车，各种动力机械取代了繁重的体力劳动，带来了工业生产的突飞猛进。到20世纪，以美国和日本为中心，爆发了电子技术和信息技术革命，称为第四次产业革命。这一次是用机械和电子、信息技术来代替人类部分脑力劳动，大大地提高了脑力劳动效率。有人估计，在21世纪内又将爆发一场新的革命，其主要课题是人与机械、人与自然，因此，称第五次革命为生活革命。对于上述第三次工业革命的发展，尤其是第四次和预料中的第五次革命中的重要课题来说，传感器是一个首当其冲的不可忽视的内容。

从常规来看，人通过感官来接收外界的信息，并将所接收的信号送入大脑，进行信号分析处理后获取有用的信息。对于现有的或者正在发展中的机械电子装置来说，电子计算机相当于人的大脑（即常称为电脑），而相应于人的感官部分的装置就是传感器。所以说传感器是人类感官的扩展和延伸。借助传感器，人类可以探索那些无法用感官获取的信息，例如，用超声波探测器可以探测海水的深度，用红外遥感器可以从高空探测地球上的植被和污染情况，等等。在自动控制领域中，自动化程度越高，则控制系统中对传感器的依赖性就越大，因此，传感器对控制系统功能的正常发挥起着决定性的作用。

在现代科学技术发展中，传感器起着越来越重要的地位。传感器是获取信息的重要手段。传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术。它是信息技术（传感与控制技术、通信技术和计算机技术）的三大支柱之一，位于信息技术的最前端。

传感器普遍应用于军事、公安、工业、纺织、商业、环保、医疗卫生、气象、海洋、航空、航天、家用电器等领域和部门。传感器是生产自动化、科学测试、计量核算、监测诊断等系统中不可缺少的环节。总之，当前，传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医疗保健、生物工程、甚至文物保护等极为广泛的领域，可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。在论其传感器的重要地位时，有些专家评论：“如果没有传感器检测各种信息，那么支撑现代文明的科学技术，就不可能发展”；“谁掌握和支配了传感器技术，谁就能够支配新时代”。(www.xing528.com)

传感器技术在国外真正引起重视是始于20世纪70年代，80年代发展到白炽化程度，出现了“传感器热”，各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。如日本把传感器列为20世纪80年代十大技术的元首，美国等西方国家也将传感器技术列为国家科技和国防技术发展的重要内容，如在美国的“空军2000年”报告中，列举了15项有助于提高21世纪空军能力的关键技术项目，其中列为第二项的就是传感器。也由于传感器的使用，使生产工艺过程的控制和产品性能的检测有了保证，所以，传感器是提高产品竞争力的手段，是获取经济效益的有效途径。如美国的电站采用了先进的传感器和控制技术后，使全美经济每年获益达110亿美元之多。在我国，自20世纪80年代末以来，也将传感器技术列为国家高新技术发展的重点，近十多年来的投入，不仅使我国在这个方面得到了飞速的发展，同时带动了测试控制等多学科领域的发展，缩短了我国与发达国家在这个领域的差距，并为我国跟上世界现代技术发展的大潮，进入信息化时代提供了必要的基础。

二、传感器的总体分类概述

对传感器的定义有多种说法，但至今没有权威的定义。随着计算机领域，工业自动化领域和空间领域的迅速发展，以及对传感器的依赖程度的不同，各领域对传感器的理解也出现了差异，如在工程机械领域，一直认为，传感器是获取信息的一个转换器件，将这个器件与信号调理、信号处理和记录组成现代的测试系统，则传感器是这个系统中不可缺少的一个重要环节。而在工业自动化和人工智能等领域，早期也有人认为传感器是一个器件，后来的发展则认为传感器除了应具备有获取信息的功能外，还应具备有一定的数据处理的功能，这样，传感器则不单是指一个装置，而是一个系统。同时，为了适应当今信息化时代以及今后发展的需要，进而要求传感器应具备有一定程度的人工智能的功能。

综上所述，根据各领域及不同时代对传感器的理解，也根据数理领域的发展激励了传感器技术发展的新形势，有必要把传感器划分为两大类型，即工程中常用传感器（或称传统传感器、经典传感器）和智能化传感器。而智能化传感器又分为智能传感器和模糊传感器。本章将重点介绍工程中常用传感器，关于智能传感器和模糊传感器将在第四章中简要介绍。