23.4.1 传感器的组成
传感器是能感受规定的被测量，并按一定的规律性换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。而敏感元件是传感器中能直接感知或响应被测量的元件；转换元件是传感器中能把要敏感元件感知的或响应的被测量的信号转换成适于传输、处理或测量的电信号的部分。传感器又称换能器或变换器，有时也称为敏感元件，如把温度传感器称为热敏元件。随着科学和技术的发展，传感器向小型化、集成化和智能化方向发展。利用制作工艺的进步，特别是微/纳米加工技术的利用，传感器向小型化方向发展。同时它还向功能集成（多种传感检测功能的结合）、结构集成（把传感器同其预处理电路集成起来，甚至将A/D转换器件与发射装置等也集成在一起）和技术集成（多种技术的集成）方向发展。传感器与智能技术（人工智能）的结合，开发出硅膜片压力敏感元件同精度和漂移修正结合的智能型传感器。有的智能型传感器不仅有感知功能与信号处理功能，还有识别判断能力，如美国开发的灵捷传感器（又称为灵捷器件）。
由于传感器应用领域多、面又广，其品种和规格繁多，传感器的构成相当复杂。因此，从传感器的构成角度进行简要介绍。
（1）能量变换型 它是无源型传感器，无须外加电源。传感器的功能就是将被测对象的信号能量变换成电压或电流信号能量。其组成比较简单，一般是敏感元件与转换元件合一的，只需构成转换电路就可将电信号输出。为了提高传感品质，减少附加效应引起的信号失真（即降低噪声），除上述基本组成外，还要添加一些必要的组成组元，例如：在声发射传感器的敏感-变换元件（压电晶体或压电陶瓷件）上附加声匹配并起降低声波反射作用的背衬件就是这类组元。
（2）有源型 它要求提供外加能量才能将信号转换成电信号，如声表面波传感器、感应同步器等。其外加电源供给转换电路。
（3）阻抗变换型 这类传感器首先把感受到的被测量信号变换成电路中的阻抗参数（电阻、电容或电感量），再由有外加电流的变换电路输出对应的电信号。
（4）中间变量型 这类传感器的敏感元件感受到的信号要经过中间变量的变换后才能从变换电路中输出相应的电气量。如力传感中，敏感元件受力后变换成变形或应力/应变，只有通过应变片等转换元件才能使之变换成变换电路中的阻抗参数变化，才有可能通过有源的变换电路输出电信号。有时这种中间变换要进行多次，其中有的中间变换也可以是无源型的变换。
（5）参比补偿器型 这类传感器利用有补偿功能敏感元件与传感用的敏感元件对比，被偿消除环境温度或电源波动的影响，如用温度补偿片与压电元件构成可以减少温度变化影响的压电式压力传感器。
（6）差动型 采用差动的构成方式，以提高传感器的品质（灵敏度、线性度等），消除或降低环境变化的影响，如精密检测用的线性可调差动传感器（LVDT）。
此外，还有自成闭环系统的反馈型构成方式。其中的敏感元件或变换元件兼有反馈功能，使传感器自成闭环系统，如差动电容力平衡式加速度传感器。
23.4.2 传感器的分类
1．按传感器的工作原理分类
根据传感器的工作原理的学科性，一般分成物理型、化学型和生物型三类。
物理型传感器，是指利用变换元件的物理效应制成的传感器。例如：利用压电陶瓷或压电晶体的压电效应构成的压电传感器等。它们的命名常常根据效应来进行。
化学型传感器，是指利用电化学效应，将有机或无机物质的组分、浓度等转换成电信号的传感器。例如：利用离子选择性电极测定溶液的pH值或离子浓度。化学传感器的核心是离子选择性敏感膜。它们有玻璃膜、单晶膜与多晶膜等固体膜，和正、负电荷载体膜与中性载体膜等液体膜。近年来的发展是把膜技术同场效应晶体管结合起来发展离子选择性电极。它可以测量无机溶液和气体、血清与葡萄糖中的组份。
生物传感器是利用生物活性物质的选择性识别和测定生物化学物质的传感器。生物活性物质的识别功能是指其对某种物质的选择性亲和力。利用这种选择性亲和力判断某种物质是否存在，其浓度是多少，再利用电化学方法将之转换成电信号。生物传感器由功能识别物质和电、光信号转换装置两部分组成。前者的功能是识别被测物质，后者的功能是把功能膜上识别被检物质生成的化学反应转换成电信号或光信号。
2．按传感器的输入参数分类
按照这种分法，将传感器分成力、压力、位移、速度、加速度、流速、温度、湿度、粘度与浓度等传感器。这种分类法在工业界比较常用。
3．按应用对象或范围分类
按这种分类法，把应用于医疗行业中的传感器常按被检测器官命名，如心音传感器、心电传感器、脉博传感器等。工业中把用于测量振动的传感器称为振动（测量）传感器，把测量液体表面位置的传感器称为液位传感器等等。
4．按是否需要外部能源分类
分有源型和
