一文读懂传感器 1/3发表时间：2021-03-16 14:37 作为CPU看世界的那颗眼，传感器涉及的技术非常繁杂，并且由于各个制造商描述口径有意无意的不统一，对于设计工作者来说，就像雾里看花，挑战很大。此文力求用尽可能用通俗直观的方式梳理下传感器相关的概念，原理。 温度的高低，气压的变化，环境湿度，是否有煤气泄漏等等，这些我们人类轻松感知的真实世界，并不能直接被计算机理解，因此各式各样的传感器应运而生，为计算机系统提供最原始的物理，化学感知信息。
从参数上划分，最常见的物理参数比如温度，压力，湿度，称重压力拉力，速度。也有工业行业比较常用的其他物理参数，流量，位置，扭矩，加速度，颜色，亮度等。
还有化学参数，比如pH，浊度，电导率，成分含量等参数糖度，溶解氧，CO2含量，血氧含量等。
考虑到任何一种参数都有多种测量方式，采用不同的测量原理，比如流量测量，气体流量和液体流量的测量完全不是一个实现方式，再考虑到热蒸汽这种特殊温度压力的介质，其实现方式又要繁杂的多。即便对于液体流量测量，也有多种实现原理，比如科里奥利力原理的质量流量计，涡街原理，超声波原理，电磁原理，容积式计数式原理，差压测流量原理，金属浮子原理。 因为要考虑到被测介质的各种属性，比如腐蚀性问题，而腐蚀性是会随着温度的升高逐渐增强的，传感器的接液介质都要仔细核对是否满足耐腐蚀性要求。通常耐腐蚀性较好的介质都聚合形成的塑料类介质，如果液体管道过大的情况下，此类介质通常难以承受，这要求我们在选择产品时，不能一味地追求高性能指标要求，否则你可能需要多倍的代价来实现头戴三尺帽的要求。 在我们讨论到具体的传感器原理之前，有一些常见的基本概念我们需要了解。通常我们会看到以下这些概念，Sensor传感器，Transducer转换器，Transmitter 变送器，Instrument 仪器，Meter 计量表，Gauge 仪表。 Sensor传感器 利用探头元件直接反映出被测物理量的变化，比如热敏电阻，热电偶, 铂电阻等。铂电阻PT100 就是指在0摄氏度的时候，电阻值为100欧姆，随着温度的上升，电阻值在逐步增大。
Transducer转换器 用一定的能量转换机构，比如电桥，差动变压器等较复杂的方式去反映被测物理量的变化。我们目前常见的压力传感器大多基于惠斯通电桥原理
当transducer本身受到压力作用时，其直接变化的电信号为桥路上的4个电阻的阻值，而在transducer内部惠斯通桥路的设计下，transducer的信号输出为mV级电压值（不受压时4个阻值相同，输出为0mV；受压时R1,R3减小,R2,R4增大，在+Sig和-Sig之间形成电势差）。这是为何好多压力传感器英文常用Pressure Transducer的原因。 Transmitter 变送器 无论何种探头元件或转换器信号， 经电路转换成标准信号，0-10VDC，0-20mA, 4-20mA等国际电工委员会统一的标准信号，这就是变送器。方便信号的传输与读取。 Instrument 仪器 通常是为某一特定用途所准备的一套装置或机器，构造较为复杂，由多个部件组成的。通常用于科学研究或技术测量、工业自动化过程控制、生产等用途。比如水质分析仪器，光谱分析仪。 Meter 计量表 通常是指用于计量交接场合的计量设备，比如加油机的流量计，叫做flowmeter。 Gauge 仪表 起源于北美的一种关于直径的长度计量单位，后来也用于表示厚度，在北美现常用于表示各类需要精确计量的场合。 几点提醒 1，Sensor和Transducer的概念定义不是完全清晰，所以经常被混用，所以看到这两个单词具体代表什么还需要结合上下文来决定. 大部分基于惠斯通电桥原理的压力传感器制造商会把产品称为Pressure Transducer，尤其是没有标准信号输出的。但是不排除他会写为Pressure Sensor，原因是啥我们就不好猜测了。 2，Transducer和Transmitter也有被混用的情况，不可一概而论，尤其是对方是甲方的时候，具体释义还需沟通落实才可。 3，尤其是现在有些制造商产品是Digital Sensor，虽然是很小的元器件，但是设计包含了变送电路，直接具有数字通信输出，I2C或者SPI。那就更不好说是Transmitter还是Sensor了。 4，有些Meter也不一定用于计量交接，比如Mult-Meter万用表测量电压，电阻大概率不涉及到交接事宜 5，Gauge在用于Gauge Pressure的时候代表的是表压，相对压力。而Pressure Gauge表示的是压力表，无需供电，表盘指针显示的压力表。 未完待续
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