傳感器的三種分類方法及其工作原理
傳感器常按工作原理、輸人信息和應(yīng)用范圍來分類。
按工作原理分類
傳感器按其傳感的工作原理不同，大體上可分為物理型、化學(xué)型及生物型三大類。
物理傳感器
物理傳感器是利用某些變換元件的物理性質(zhì)，以及某些功能材料的特殊物理性能制成的傳感器。如利用金屬、半導(dǎo)體材料在被測量作用下引起的電阻值變化的電阻式傳感器；利用磁阻隨被測量變化的電感、差動變壓器式傳感器；利用壓電晶體在被測力作用下產(chǎn)生的壓電效應(yīng)而制成的壓電式傳感器等。特別值得提及的是近年來利用半導(dǎo)體材料的某些特殊性質(zhì)又制成了多種傳感器，如利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)、光電效應(yīng)和霍爾效應(yīng)制成的壓敏、光敏和磁敏傳感器。
在物理傳感器中又可分為物性型傳感器和結(jié)構(gòu)型傳感器。
所謂物性型傳感器是利用某些功能材料本身所具有的內(nèi)在特性及效應(yīng)把被測量直接轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。如利用壓電晶體制成的壓力傳感器，就是利用壓電材料本身所具有的正壓電效應(yīng)而實現(xiàn)壓力測量的；又例如光敏電阻，則是利用半導(dǎo)體材料對光強的變化使其電導(dǎo)率發(fā)生變化的所謂光電導(dǎo)效應(yīng)而制成的傳感器。結(jié)構(gòu)型傳感器是以結(jié)構(gòu)（如形狀、尺寸等）為基礎(chǔ)，利用某些物理規(guī)律實現(xiàn)把被測信息轉(zhuǎn)換為電量，例如氣隙型電感式傳感器，它必須由按規(guī)定尺寸制成的鐵芯、一定匝數(shù)的線圈以及和鐵芯有一定間隙的銜鐵組成，只有滿足這些結(jié)構(gòu)與尺寸上的要求，才能保證在被測量使銜鐵與鐵芯間間隙變化時使其磁阻變化，從而產(chǎn)生相應(yīng)的電信號；又例如電動式傳感器，它是由一定形狀的磁靴和在其間隙中運動的線圈組成，這種結(jié)構(gòu)保證其能在線圈運動時切割磁力線，從而在線圈中感生與被測速度v成對應(yīng)關(guān)系的電動勢，該傳感器結(jié)構(gòu)如圖所示。?
可見，結(jié)構(gòu)型傳感器雖然也是利用某些物理規(guī)律，但必須依靠精密設(shè)計的結(jié)構(gòu)予以保證；面物性型傳感器則主要依靠材料本身的效應(yīng)來感受信息，雖然在結(jié)構(gòu)上也有一定的要求，但不像結(jié)構(gòu)型傳感器把結(jié)構(gòu)作為感受信息的充分必要條件。
值得指出的是，近些年來由于材料科學(xué)的飛速發(fā)展，物性型傳感器的應(yīng)用越來越廣泛，進(jìn)步也最快，這和其價格低、宜大量生產(chǎn)有關(guān)。
化學(xué)傳感器
化學(xué)傳感器是利用電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機和有機化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。最常用的是離子選擇性電極，利用這種電極來測量溶液中的pH值或某些離子的活度，如K、Na、Ca等。電極的測量對象雖然不同，但其測量原理卻大同小異，主要是利用電極界面（固相）和被測溶液（液相）間的電化學(xué)反應(yīng)，也就是利用電極對溶液中離子的選擇性響應(yīng)而產(chǎn)生電位差。電位差是和被測離子活度的對數(shù)成線性關(guān)系的，所以測出其反應(yīng)過程中的件的功電位差或由其影響的電流值，即表示被測離子的活度，化學(xué)傳感器的核心部分是離子選擇性敏感膜，可分為固體膜和液體膜。玻璃膜、單晶膜和多晶膜屬固體膜，而帶正、負(fù)電荷的載體膜和中性載體膜則屬液體膜。
近年來，發(fā)展最快的是把膜技術(shù)和場效應(yīng)晶體管結(jié)合起來而形成的離子選擇性電極，它是覆藍(lán)于場效應(yīng)品體管的柵極上面形成的，這種離子選擇性電極不僅可以測量無機溶液，而且還可以測量葡萄糖、氣體中的離子和血清中的某些成分?；瘜W(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于化學(xué)分析，以及化學(xué)工業(yè)的在線檢測及環(huán)保監(jiān)測。
生物傳感器
生物傳感器也是近年來發(fā)展很快的一類傳感器。它是一種利用生物活性物質(zhì)選擇性的識別和測定生物化學(xué)物質(zhì)的傳感器，生物活性物質(zhì)對某種物質(zhì)具有選擇性親和力，也稱其為功轉(zhuǎn)換能識別能力，利用這種單一的識別能力來判斷某種物質(zhì)是否存在，其濃度是多少，進(jìn)而利用電化學(xué)的方法進(jìn)行電信號的轉(zhuǎn)換。生物傳感器主要由兩大部分組成，其一為功能識別物質(zhì)，其作用是對被測物質(zhì)進(jìn)行特定識別，這些功能識別物有酶、抗原、抗體、微生物及細(xì)胞等。用特殊方法把這些識別物固化在特制的有機膜上，從而形成具有對特定的從低分子到高分子化合物進(jìn)行識別功能的功能膜。其二是電、光信號轉(zhuǎn)換裝置，此裝置的作用是把在功能膜上進(jìn)行的識別被測物所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)碾娦盘柣蚬庑盘?，其中最常?yīng)用的是電極，如氧電極和過氧化氫電極。最近有把功能膜固定在場效應(yīng)品體管上代替柵－漏極的生物傳感器，這樣整個體積可做得很小。如果采用光學(xué)方法來識別在功能膜上的識別反應(yīng)，則要靠光強的變化來測量被測物質(zhì)，如熒光生物傳感器等。變換裝置直接關(guān)系著傳感器的靈敏度及線性度。物傳感器的最大特點是能在分子水平上識別被測物質(zhì)，因此它不僅在化學(xué)工業(yè)的監(jiān)測上，而且在醫(yī)學(xué)診斷上都有著廣闊的應(yīng)用前景。
按輸入信息分類
按傳感器的輸入信息（或被測參數(shù)）分類會方便用戶，并可以表現(xiàn)傳感器的功能。按這種感分類法，傳感器可分為位移、速度，加速度、力、壓力、流速、溫度、光強、濕度、黏度和濃度等傳感器。從生產(chǎn)廠家和用戶角度都習(xí)慣于這種分類方法。
上述提及的仍很概括，如溫度傳感器中就包含有用不同材料和方法制成的各種溫度傳感器，如熱電偶溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器、PN結(jié)二極管溫度傳感器、熱釋電溫度傳感器等。這種把工作原理和被測參數(shù)結(jié)合在起命名和分類是最常使用的方法。
按應(yīng)用范圍分類
除以上兩種分類方法外，還有按應(yīng)用范圍和應(yīng)用對象來加以分類的，如振動測量傳感器、光學(xué)傳感器、液位傳感器。特別在醫(yī)學(xué)測量中，往往習(xí)慣于按被測器官來對傳感器加以分類，如心音傳感器、心電傳感器，脈搏傳感器等。
