传感器

定义与基本内涵

传感器（sensor）是将外界信号以一定的对应关系转换成可测量信号的器件。国家标准（GB7665-87）的表述为：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置。其核心要点包括：

• 信号转换：把一种量转换成另一种量；
• 输入量：可以是任意形式的被测量（物理量、化学量、生物量等）；
• 输出量：应便于传输、转换、处理、显示，可以是气、光等形式，但主要是电量；
• 对应关系：可用输出量反推出输入量，且应有一定的精确程度。

传感器位于研究对象与测控系统之间的接口位置，是感知、获取与检测信息的窗口。

信息链与作用

感知、通信和计算是信息与通信技术（ICT）的三大支柱。传感器与通信、计算机和自动控制技术等一起构成一条从信息获取、传输、处理和决策应用的完整信息链；传感器是实现对物理环境或人类社会信息获取的基本工具，是检测系统的首要环节，是信息链的源头。

器件判别

判别一个器件是否属于传感器，可依据定义：它是否感受规定的被测量并按一定规律输出可用信号。例如触摸屏、GPS定位仪、电子罗盘、陀螺仪、超声波测距仪、气压传感器、红外热释电传感器等属于传感器；而扬声器、发光二极管、继电器、X轴线性马达、红外线遥控器等属于执行或输出类器件，不属于传感器。

电阻类传感器的输出形式

按输出电参数的不同，常见传感器可分为：

• 电阻传感器：将非电被测量转换为电阻值的变化；
• 电容传感器：将非电被测量转换为电容值的变化；
• 电感传感器：将非电被测量转换为电感值的变化。

应用范围

传感器应用广泛，按用户类型可分为面向机构用户和面向个人用户两类。面向机构用户涵盖测量/监测、科学研究、物联网、工业/智能制造、智慧农业、军工/航天等；面向个人用户涵盖数码产品、家电、智能家居、交通、医疗诊断等。具体实例如：数码产品中的触摸屏、麦克风、相机、运动传感器、心率计；家电中的温控、红外遥控接收；智能家居中的光敏传感器、温湿度计、人体感应、门窗开关感应；交通中的自动驾驶、状态检测、舒适设备；医疗诊断中的CT、超声等。

传感器是人工智能与物联网（AIoT）领域所依赖的关键技术。信息化浪潮经历了第一次（个人计算机）、第二次（互联网和移动通信网）、第三次（物联网、人工智能、大数据）的演进；传感器在物联网中作为重要节点，是智能设备必不可少的数据获取前端。合理选用传感器能够丰富系统获得的信息，但智能化程度还取决于算法、控制与任务设计：例如家电从传统家电的温度、红外传感器升级为智能家居的摄像头、温湿度、人体、门窗、烟雾、PM2.5等多种传感器；汽车从传统汽车的霍尔、油量、压力、流量等基础传感器升级为智能汽车的摄像头、激光雷达、毫米波雷达，以支持自动驾驶、车道保持及疲劳驾驶检测等功能。

发展方向概览

传感器与检测技术的发展方向包括：发现新现象、开发新材料、采用微型加工技术、研究多功能集成传感器、智能化、网络化、无线网络化、微能量获取技术、航天传感器、仿生传感器、提高系统性能，以及多种技术相结合构成智能化的自动检测系统或多个多种传感器组合构成特殊的自动检测系统。