变量传感器的工作原理及分类

将被测物理量转换成与之相对应的、容易检测、传输或处理的信号装置，称之为传感器，也叫变换器、换能器。

传感器的作用类似于人的感觉器官，它将被测物理量如力、位移、温度等转换成可测信号传送到测量系统的中间转换器，供分析处理使用，从而得到所需的测量数据，或变换为相应的控制信号。从信号的获取、变换、加工、传输、显示和控制等方面来看，以电量形式表示的电信号最为方便。对控制系统来说，也就是将待测物理量通过传感器转换成电压或电流信号，送到控制系统的输入接口，再进行分析处理。

传感器种类繁多，往往一种物理量可应用多种类型的传感器来检测，而同一种传感器也可以测量多种物理量。

传感器的分类方法很多，概要地说，有以下几种分类：

1）按被测物理量分类，有位移传感器、力传感器、温度传感器等。

2）按传感器工作的物理基础分类，有机械式、电气式、光学式、流体式等。

3）按信号变换特征分类，可分为物性型和结构型。

4）按敏感元件与被测对象之间的能量关系分类，可分为能量转换型和能量控制型等。

5）按传感器的输出方式分类，又有以下三种：(www.xing528.com)

①开关量式：有接点式和无接点式，主要用于位置的测量和检测信号的有无；

②模拟量式：连续式，如电压、电流、电阻、电感、电容等；

③数字量式：有计数脉冲式和编码式，如光电脉冲发生器、光栅、磁栅等。

以上分类中，开关量式包括有接点式（如微动开关、行程开关等）和无接点式（如光敏晶体管、接近开关等）两种。

物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号的变换的。例如，水银温度计的测温，是利用了水银的热胀冷缩现象；压电测力计是利用了石英晶体的压电效应等。

结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转变的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感变化。

能量转换型传感器是直接由被测对象输入能量使其工作的。例如，热电偶温度计、弹性压力计等。能量控制型是从外部供给辅助能量使传感器工作的，并且由被测量来控制外部供给能量变化。例如，电阻应变计中电阻接于电桥上，电桥工作能源由外部供给，而由于被测量变化所引起的电阻变化控制电桥失衡程度。电阻温度计、电感式测微仪、电容式测振仪等均属此种类型。另一种传感器以外信号激励被测对象，传感器所测的信号是被测对象对激励信号的响应（或传输情况），它反映了被测对象的性质或状态，例如，超声波探伤，用X射线测定残留应力，用激光散斑技术测量应变等。

下面以物理基础分类介绍常用的传感器类型。