[科普中国]-测量传感器

测量传感器也叫测量元件或敏感元件，它是仪表与被测对象直接发生联系的部分，将决定整个仪表的测量质量。测量传感器的作用是感受被测量的变化，并将感受到的参数信号或能量形式转换成某种能被显示装置所接收的信号。测量传感器的输出信号与参数信号之间应有单值连续函数关系，最好是线性关系。1

传感器传感器又称为变换器、检测器或探测器等，它是指能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成电学量输出的测量装置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分，例如应变式压力传感器的作用是将输入的压力信号变换成电压信号输出，它的敏感元件是一个弹性膜片，其作用是将压力转换成膜片的变形；转换元件指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分，如应变式压力传感器的转换元件是一个应变片，它利用电阻应变效应(金属导体或半导体的电阻随着它产生机械变形的大小而发生变化的现象)，将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。应该说明，并不是所有的传感器都能明显分清敏感元件与转换元件，二者合为一体的也较常见，如半导体气体、湿度传感器等，它们一般都是将感受的被测量直接转换为电信号，没有中间转换环节。传感器输出信号有很多形式，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号的具体形式由传感器的原理确定。

测量传感器定义敏感元件能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信息并将其转变为电信息的特种电子元件.能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信息并将其转变为电信息的特种电子元件。这种元件通常是利用材料的某种敏感效应制成的。敏感元件可以按输入的物理量来命名，如热敏（见热敏电阻器）、光敏、（电）压敏、（压）力敏、磁敏、气敏、湿敏元件。在电子设备中采用敏感元件来感知外界的信息，可以达到或超过人类感觉器官的功能。敏感元件是传感器的核心元件。随着电子计算机和信息技术的迅速发展，敏感元件的重要性日益增大。2

测量传感器分类力敏元件种类繁多，如电阻式、电容式、压电式等。最常见的是金属应变计和半导体应变计。金属应变计是受外力的作用使金属箔和金属丝伸长或缩短，使电阻值发生变化来完成信息转换功能的。应变材料多采用铜、镍等金属和合金。半导体应变计是利用半导体材料的压阻效应制成的。图2表示N型硅的电阻值随压强的变化。由图2可见，在压强约为20吉帕以下时,N型硅的电阻值随压强的变化呈线性。利用这一线性段可制成半导体应变计。半导体应变计又可分为体型和扩散型两种。扩散型半导体应变计利用半导体平面工艺制成，性能优良，具有很大的发展前途。力敏元件的基本参数为灵敏度，即电阻值的相对变化量与应变量的比值。金属应变计的灵敏系数为2～3，而半导体应变计的灵敏系数为 20～200。力敏元件可用来测量压力、位移、扭矩、加速度、气压、气体流量等力学量。 电参数随环境湿度变化而变化的敏感元件。湿敏元件包括电解质湿敏元件、有机高分子膜湿敏元件、金属氧化物湿敏元件和陶瓷湿敏元件等。湿敏电阻器的灵敏度以相对湿度变化 1%时的电阻值变化率来表示。多数湿敏电阻器的电阻值随湿度增加而减小，这类湿敏电阻器称为负特性湿敏电阻器。也有少数湿敏电阻器的电阻值随湿度增加而增加。湿敏元件主要用于湿度测量和控制，按测湿范围可分为高湿型、低湿型、全湿型三类。它在气象、食品、纺织、轻工部门和环境空调、仓库设施中获得广泛的应用。3

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学