傳感器（transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并按規律將感知到的信息轉換成電信號或其他所需形式的信息輸出。它們為物體提供觸覺、味覺、嗅覺等感官，使物體具有感知能力，敏銳捕捉外界的細微變化。
傳感器具有微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化等特點，它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。廣泛應用于日常用品和各個領域，與其他設備進行信息交流和處理，滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等需求。它們用于觸摸電梯按鈕、自動調節燈光的觸摸底座等常見應用，也用于制造、機械、航空航天、汽車、醫藥、機器人技術等行業。還可以測量材料的化學和物理特性，例如光學傳感器用于折射率測量，振動傳感器用于流體粘度測量，電化學傳感器用于監測流體pH值。
傳感器技術不斷發展，從結構型到固體傳感器再到智能傳感器，采用微機械系統（MEMS）制造，實現微型化、快速響應和高靈敏度。傳感器的發展前景廣闊，應用范圍涵蓋智能化、醫療、農業等領域，推動科技和工程進步，促進無人駕駛、人工智慧和機器人技術創新。
定義
傳感器是一種能夠感知和探測外界信號、物理條件或化學組成的物理設備或生物器官。它們通過敏感元件和轉換元件的組合，能夠感受到被測量的屬性或環境變化，并按照一定的規律將感知到的信息轉換成可用的信號輸出，通常是電信號或其他形式的信號。
主要特點
微型化
隨著微電子機械系統（MEMS）技術的進步，傳感器的體積和尺寸得到顯著減小，可以制造成微型或納米級別的器件。這一技術發展主要得益于微電子機械系統（MEMS）和硅光子集成工藝的廣泛應用。實際應用中，微型化的重要意義不僅在于器件尺寸的縮小，更重要的是實現了納米技術成果的集成化，使得微型機電系統的批量生產與制造成為可能。例如，微驅動器、微傳感器以及微電路等裝置得以集成于微型尺寸的器件中，從而推動了納米技術在各個領域的應用與發展。
數字化
現代傳感器的輸出信號采用數字形式表示，這種數字化的形式使得數據處理、傳輸和存儲更加便捷，同時也提高了數據的準確性和可靠性。最新的研究中，科學家構建了一種名為'電子舌'的裝置，旨在在某種程度上替代人的舌頭，用于對待測樣品的味覺指標進行定性和定量測量。該技術的目標是將呈味物質在人舌中的味覺感受轉化為具體的數字化結果，從而實現味覺評價的自動化和客觀化。這樣的創新將有助于在食品工業、品質控制和醫藥領域等方面實現更高水平的研究和應用。
智能化
現代傳感器不僅具備智能能力，能夠進行數據處理、決策和反饋，還具有學習和適應環境的能力，從而顯著提升了傳感器的智能化水平。多功能化傳感器指其具備多種不同的測量或檢測功能，能夠適應不同的應用需求，從而極大增強了傳感器的靈活性和多樣性。然而，目前大多數傳感器在寬檢測范圍和高靈敏度之間很難取得平衡，同時也面臨實現多功能化（例如散熱、加熱等）的挑戰。
系統化
傳感器具備與其他設備、系統或平臺連接和集成的能力，從而形成完整的感知與控制系統，實現更高級的功能和應用。數據收集系統在該系統中扮演著重要角色，其主要功能是作為數據收集站，通常借助微機設備進行系統化控制。在實踐操作中，數據收集系統主要用于收集傳感器所產生的原始數據，進行有效的測量和數據記錄。這一過程確保了從傳感器中獲取準確數據，并為后續的數據處理、分析以及控制策略的制定提供了必要的基礎。
網絡化
傳感器具備通過網絡進行通信和數據傳輸的能力，尤其是無線傳感器，通過節點之間形成網絡化布局，借助節點內的多種傳感器對環境進行綜合分析。這使得傳感器能夠實現遠程監測、控制和協同操作，從而顯著提高了傳感器的遠程和分布式應用能力。
基本構成
從結構上來講，電子傳感器由敏感元件、轉換元件、變換電路和輔助電源等4個部分組成。這四部分相互配合，共同完成傳感器的感知、轉換和輸出功能。
敏感元件
這是傳感器的核心部件，它直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關系的物理量信號。通常據其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將敏感元件分46類）。
轉換元件
轉換元件在傳感器中將敏感元件獲得的物理量或信號轉換成電信號或數字信號，便于傳輸和處理。這樣的轉換過程是實現傳感器智能化的關鍵步驟之一。智能化傳感器的實現離不開各式各樣的特定傳感器及其相應的轉換元件的配合和運作。
這些轉換元件能夠將傳感器獲得的原始數據進行信號調理、放大、濾波、模數轉換等處理，從而得到準確且可靠的數字化或模擬信號輸出。這些輸出信號可以直接傳輸給其他設備、系統或平臺，實現遠程監測、控制和協同操作，也可以被處理和分析，得出有關被測量的有用信息。
變換電路
變換電路負責對轉換元件輸出的電信號進行放大和調制，以確保信號能夠被準確地測量和處理。其主要功能是將傳感器獲得的模擬信號轉換為數字信號，便于后續的數據處理和分析。對于電壓型輸出信號的傳感器，由于其輸出信號本身是電壓形式，通常無需變換電路。然而，這類傳感器的抗干擾能力相對較差，可能會受到外部干擾影響而產生誤差。
而對于電壓內阻傳感器，其工作原理是通過變換電路將測量器件內部電阻和電壓的變化轉化成電信號輸出。這種傳感器常用于測量電阻或電壓值，例如在溫度傳感器中常使用電壓內阻傳感器測量溫度值。
輔助電源
輔助電源為傳感器提供所需的電能，以確保傳感器能夠正常工作。輔助電源系統主要負責為傳感器與控制設備提供穩定的電流和電壓。
該系統通常包括輔助變流器，其中包含充放電電路、線路濾波器、變壓器、逆變單元、輸出濾波電路、三相輸出接觸器、控制單元、充電機單元、應急啟動電源以及各類傳感器等。這些組件協同工作，確保傳感器在各種工作狀態下都能得到可靠的電能供應。輔助電源系統還包括高壓輔助母線電路和中壓母線電路等組成部分。這些母線電路負責將電能從輔助變流器傳送至傳感器和控制設備，確保電能傳輸的高效率和穩定性。
歷史發展
傳感器的發展歷程主要有三種，傳感器在第一代類屬于結構型，主要針對目標為信號，并對信號進行處理工作；第二代則是固體傳感器，這類固體傳感器與一代有著較大的差距，能夠更好地處理相關的信息數據；而第三代是智能傳感器，能夠靈活判斷周邊情況，通過更加科學合理的方式處理各類信息數據。
20世紀70年代
在20世紀70年代，伴隨著微電子技術、信號檢測與處理技術、計算機和網絡通信等科學技術的快速進步，傳感器系統得到了廣泛的發展。這一時期涌現出了許多重要的傳感器技術和應用。
其中，20世紀70年代是以下傳感器發展的重要里程碑：
1. MEMS壓力傳感器：在這一時期，針對基于電容敏感原理的MEMS壓力傳感器進行了廣泛的研究和開發。
2. 汽車產業傳感器：在20世紀70年代之前，對于溫度測量尚未形成統一的認識。然而，隨著光纖技術的發展，光纖傳感器在汽車產業中得以應用。
3. WSN（WSN）：起源于20世紀70年代的無線傳感器網絡主要用于軍事領域，通過綜合利用來自多個傳感器的數據，實現對目標的綜合判斷。
4. 數據融合技術：20世紀70年代，數據融合技術應運而生。它是一種多傳感器信息融合技術，旨在實現跨區域的信息整合與管理，通過對信息數據進行全方位的處理分析，產生新的可用信息內容。
5. 電控燃油系統：隨著電子與傳感器技術的進步以及能源危機和排放法規的壓力，20世紀70年代電控燃油系統得到了重要發展和進步。
6. 光纖傳感器：光纖傳感器在20世紀70年代出現，并相對于傳統的電測式傳感器具有諸多優勢，被廣泛應用于解決復雜條件下的深部巖土體觀測等領域。
7. 阻抗泄漏監測技術：阻抗泄漏監測技術最早在20世紀70年代用于瑞典的集中供熱領域，通過持續監測銅線與鋼管之間的絕緣電阻和泄漏電壓，發現管線保溫層破損點或鋼管泄漏點。
8. 多傳感器融合技術：多傳感器融合技術最初起源于美國國防部的研究，旨在將來自多種不同類型傳感器的數據進行統一的評價與估計，以獲得對檢測環境準確而完整的評估。這一技術在20世紀70年代得到了廣泛的研究和共識。
9. 光學氣象衛星和夜間燈光探測：在這一時期，美國發射了首顆搭載OLS傳感器的光學氣象衛星，它能夠探測全球范圍內的夜間燈光強度。這一技術為研究城市發展、燈光污染以及環境變化等提供了重要的數據源。
20世界80年代
在20世紀80年代，傳感器技術邁入了一個全新的階段，具有以下重要發展和應用：
1. 光纖傳感器：光纖傳感技術在氣體濃度檢測等領域得到廣泛應用。光纖傳感器相對于其他傳感技術具有諸多優勢，如高靈敏度、小體積、耐高溫、防水防潮、抗電磁干擾等。
2. 運動傳感器：運動傳感器包括加速度傳感器、慣性傳感器（陀螺儀）和電子羅盤等，用于捕捉不同身體部位的加速度和運動方向，進而估算能量消耗。這一技術在20世紀60年代至80年代間得到了廣泛應用。
3. 擴展卡爾曼濾波信息融合：多傳感器信息融合的研究始于20世紀80年代，擴展卡爾曼濾波等技術被應用于多傳感器數據的融合與處理，實現對檢測環境的準確評估。
4. 電容式活體指紋采集儀：在20世紀80年代初，電容式指紋傳感器開始商業化應用，雖然初代電容式傳感器受限于芯片尺寸較小，但逐漸成為指紋采集領域的重要技術。
5. 氣體傳感器：聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等材料在20世紀80年代初被應用于氣體傳感器，用于檢測氣體濃度。這一技術具有廣闊的應用前景。
6. 生物傳感器：中國在20世紀80年代初開始進行生物傳感器的研究，尤其是葡萄糖傳感器。生物傳感器利用生物分子與特定目標物質的相互作用來進行檢測。
7. 熱釋電紅外傳感器：熱釋電紅外傳感器是一種新型高靈敏度功能元件，用于檢測人體發射的紅外信號并傳輸電信號，廣泛應用于入侵報警和自動節能裝置。
8. 聲表面波（SAW）傳感器：SAW傳感器以其微型、輕質、抗干擾、低功耗、高靈敏等特點受到關注。
9. 基于分子印跡聚合物的電化學傳感器：分子印跡技術（MIT）起源于20世紀80年代，通過人工合成分子印跡聚合物（MIPs）作為特定目標分子的識別元素，實現電化學傳感器的開發。這種傳感器具有獨特的物理化學性能和特異性識別能力。
10. 分布式光纖溫度傳感器：隨著20世紀80年代光時域反射計（OTDR）技術的成熟，分布式光纖溫度傳感器應運而生。它具備豐富的技術潛力和應用前景，在地表覆蓋、環境監測、氣候變化等領域得到廣泛應用。
11. Rogowski型線圈電流傳感器：這是一種常用的電流檢測傳感器，起源于20世紀80年代的英國。
12. TM傳感器：20世紀80年代，通過TM傳感器獲取的30米分辨率影像在地表覆蓋、環境監測和氣候變化等領域得到廣泛應用。
13. 無位置傳感器檢測方法：從20世紀80年代左右開始，學者們開始研究開關磁阻電機的無位置傳感器檢測技術。
14. 手勢傳感器：20世紀80年代，人們開始通過手套上的傳感器獲取手勢信息，為人機交互領域提供了新的技術手段。
20世紀80年代是傳感器技術發展的重要時期，涌現出光纖傳感器、運動傳感器、信息融合技術、生物傳感器等眾多創新應用。這些傳感器的出現為各個領域的測量、監測和控制提供了更精確、可靠和多樣化的解決方案。
20世紀90年代
在20世紀90年代，傳感器領域出現了許多新理論和新技術，推動了多傳感器數據融合技術的發展。以下是該時期傳感器發展的要點：
1. 懸空細線傳感器：由de Bree博士在90年代提出，采用兩根平行分布的懸空細線構成，利用氮化硅和鉑金屬等材料進行傳感和數值分析。
2. 土壤養分傳感器：美國在90年代開始研究土壤養分傳感技術，并開發出適用于農業生產的土壤養分和微量元素傳感器。
3. 光纖光柵傳感器（FBG）：研究者在90年代嘗試將FBG傳感器封裝于Al、PMMA、聚四氟乙烯板材料基底中，提高了其在低溫環境下的靈敏度。
4. 視網膜啟發的視覺傳感器：在90年代，首次提出了光強轉化為脈沖頻率的思想，受到視網膜的啟發。
5. CMOS傳感器的興起：20世紀90年代，CMOS傳感器逐漸取代CCD傳感器，成為相機產品中的主流技術，具有更高的集成度、低耗電量和低成本等優勢。
6. 網絡信息技術的發展：從20世紀90年代開始，美國學術界開始研究數據爆炸式增長的新型傳感器設備，隨后網絡信息技術在全球范圍內廣泛應用，推動了信息技術水平的提升和大數據時代的到來。
7. 分布式光纖傳感器：采用接觸式傳感器技術，可以測量長距離土壤溫度變化。該技術在路堤溫度監測和渠道滲流研究中得到應用。
8. 商用電磁聲傳感器（EMAT）：Innerspec公司在90年代中期開創了商用EMAT技術，成為該領域的全球領導者。
9. 電容性微機械超聲傳感器（CMUT）：這是一種在90年代開發出的新型超聲傳感器。
10. 高光譜技術：利用光學傳感器獲取各地區的光譜數據，該技術主要應用于可燃物的探測。
21世紀
在21世紀，傳感器技術取得了重大的發展和應用進展。以下是21世紀傳感器發展的主要情況：
1. WSN（WSN）：WSN在21世紀得到了廣泛應用，不僅在軍事安全領域，還在工業控制、智能家居、環境感知和健康監測等領域起到重要作用。WSN是一項重要的技術，對人類未來生活產生深遠影響。
2. 穿戴設備：21世紀初，綜合穿戴設備成為一種主要趨勢，這些設備集成多種傳感器，實現智能化和無創性的監測與交互，例如Jawbone UP、智能手表等。
3. 遙感技術：modis傳感器的引入推動了遙感技術在草地資源定量化監測方面的應用。遙感傳感器能夠獲取地球表面的高分辨率圖像數據，支持環境監測、資源管理和災害監測等應用。
4. 物聯網和智慧城市：21世紀是智慧生活的時代，物聯網和智慧城市的發展推動了各種設備和模塊之間的通信和控制需求。傳感器在智慧城市建設中起到關鍵作用，用于環境監測、設備控制、數據采集和分析等方面。
5. 總線型通信方式：隨著電子工業的發展，傳感器件的復雜程度和傳輸數據量的增長，總線型通信方式成為控制信息和數據傳輸的主要手段。各種傳感器和設備之間通過各種接口實現通信和控制。
6. 分布式光纖溫度傳感器：21世紀以來，研究重點從后向散射式的光纖溫度傳感器逐漸轉向光纖光柵溫度傳感器，并在應用中得到廣泛應用。分布式光纖溫度傳感器具有高精度和實時監測的特點。
7. 智能傳感器：智能傳感器的概念早在1979年由美國航空航天局（NASA）提出，但直到進入21世紀后，隨著5G通信的商用化，智能傳感技術得到了快速發展。智能傳感器具有高集成度、低功耗和強大的通信能力，已經逐漸形成產業化。
截止2022年，生物傳感器專利數量公開排名前十的地區中，中國(4364件)排名第一，美國(2593件)排名第二，韓國(1737件)與日本(1678件)公開專利數量相當，分列第四、五位。
發展趨勢
智能化和自適應
傳感器將朝著更智能化和自適應的方向發展。借助人工智慧和機器學習技術，傳感器可以實現自主學習和適應環境變化，從而更準確地感知和解釋數據。比如，高性能柔性壓力傳感器是人體運動檢測、人機交互、軟機器人、電子皮膚等系統的重要組成部分，有望成為未來人類醫療監測和人工智能應用的關鍵技術。
微納化技術
傳感器將越來越小型化，微納技術的發展將使得傳感器體積更小、功耗更低，適用于更多領域，如可穿戴設備、醫療器械等，特別是溫度傳感器微納化是行業發展趨勢。
多模式傳感器
未來的傳感器將集成多種傳感模式，能夠同時感知多個物理量或環境參數，提高信息采集的全面性和準確性。比如在食品領域通過探索多模式的傳感器，可以實現提高檢測的可靠性和穩定性。
跨界融合
傳感器將與其他技術領域進行跨界融合，如生物技術、納米技術等，比如隨著納米技術、膜技術、電化學技術和光纖技術等高新技術的集成與應用，SPR新型傳感器的分析效率和適用性將提高，基因編碼的生物傳感器可以應用于生物技術的許多領域，如診斷學、生物醫學、食品安全及環境監測等，未來會產生更多新型傳感器，拓展應用領域。
無線通信與網絡化
隨著無線通信技術和微型計算機系統技術的日益成熟，WSN（Wireless Sensor Network，WSN）得到迅速發展，傳感器將越來越多地采用無線通信技術，實現遠程數據傳輸與控制。傳感器網絡化的趨勢將使得大規模傳感器網絡構建成為可能，廣泛應用于智能城市、環境監測等領域。
節能和環保
傳感器將更加注重節能和環保，采用低功耗設計和環保材料，以降低資源消耗和對環境的影響。
新材料應用
新型材料的應用將為傳感器帶來更多可能性。例如，柔性傳感器的發展將帶來更廣泛的應用領域，如健康監測、智能皮膚等。
5G技術加速
隨著5G技術的普及，傳感器的應用將得到進一步加速和拓展，特別是在物聯網和智能制造領域。物聯網技術5G技術支持大規模物聯網連接，能夠將傳感器、攝像頭等感知設備與廣播系統相連接，形成更為精準的應急廣播系統，促進更快速、精準的應急管理。
環境適應性
傳感器將更加適應極端環境，如高溫、高壓、低溫等特殊條件下的工作，為探索極端環境和宇宙空間提供技術支持。比如光纖傳感器是未來傳感器發展的主流方向，體積小、重量輕、耐高溫和化學反應環境、抗干擾和環境適應性強，有著非常高的靈敏度和分辨率以及更寬的動態范圍。
產品分類
物理傳感器
物理傳感器利用已知的物理效應，如光電導效應、熱電效應、電磁感應等，將物理量之間的對應關系轉化為電信號，實現測量。它們收集原始的情景數據，并根據感知的數據類型進行分類。這些傳感器利用壓電、離子化、熱電、光電、磁電等物理效應來感知和測量不同的物理量。它們將微小的信號變化轉換為電信號，用于測量和監測各種物理現象。
物理傳感器可以根據用途進行分類，包括壓力敏感器、力敏感器、加速度傳感器等。它們可以測量和檢測壓力、力量和加速度等物理量。另外，根據材質的不同，物理傳感器可以分為金屬聚合物和陶瓷混合物等不同類別。
在物理類傳感器中，又可以分為結構型傳感器和物性型傳感器。結構型傳感器基于物理規律進行測量，利用結構的變化來感知目標的狀態或參數變化。而物性型傳感器則通過材料的特性響應外界刺激，例如電阻、電容、電感等的變化來實現測量和檢測。此外，納米傳感器是一種微型設備，它通過在物理化學傳感器表面固定生物識別元件來診斷生物材料或組織的樣品。這些納米傳感器利用納米技術和生物識別技術實現對微小尺度的生物信號的檢測和測量。
化學傳感器
化學傳感器是一種獨立的分析設備，用于檢測液體或氣體環境中的化學成分。化學傳感器是一種對物質敏感并且把其濃度轉換成電信號的傳感器，可以用于氣體檢測、水質監測以及濕度溫度檢測等。它們通過測量與特定化學物質濃度相關的物理信號來提供信息。化學傳感器是利用電化學反應原理，把無機和有機化學物質的成分、濃度等轉換為電信號的傳感器。
化學傳感器能夠將各種化學物質（電解質、化合物、分子、離子等）的狀態或變化定性或定量地轉換成電信號而輸出的裝置，一般是由接收器與換能器組成。化學傳感器的功能涉及兩個主要步驟：識別和轉導。在識別步驟中，分析物分子與受體分子相互作用或傳感器識別元件結構中包含的位點相互作用。這導致特定的物理參數發生變化，并通過生成輸出信號的傳感器報告這種變化。
化學傳感器可以按照不同的分類標準進行分類，下面是幾種常見的分類方式：
根據測量對象
氣體傳感器：用于檢測氣體環境中的化學成分，如氧氣、二氧化碳、甲烷等。氣體傳感器是一種典型的金屬氧化物半導體氣體傳感器，具有反應靈敏度高、易于大面積制備而且價格低廉等優點，在工業和生活中得到了廣泛應用。
液體傳感器：用于檢測液體中的化學成分，如pH值、溶解氧、離子濃度等。液體傳感器在環境監測中的應用分析液體傳感器本身常見應用在檢測水體環境中，這是由于水環境一般情況存在著眾多復雜多樣的污染物種類，并且相較于氣體傳感器而言，液體傳感器本身在應用中能夠體現出更加強大的實用性，具有相對較高的檢測效率。
濕度傳感器：用于測量空氣中的濕度水分含量。濕度傳感器作為最常用的一種傳感器，廣泛應用于部隊危險品庫房環境、裝備內部微環境、氣象站環境因素監測等行業中。
根據工作原理
電化學傳感器：利用電化學反應原理，將化學物質的濃度轉化為電信號。例如，電化學氣體傳感器、電化學pH傳感器等。電化學傳感技術的生物化學傳感器，這是利用被固定的敏感元件（包括酶、抗體、微生物等具有生物活性的物質或者人工合成的物質）作為識別材料，通過適當的拾振器（包括電化學電極、半導體等）實現不同形式能量的轉換并通過信號放大裝置進行數據的輸出，目的是實現將待測物質的種類和濃度轉化為人們易于識別的量化數據，從而進行分析。
光學傳感器：利用光的吸收、散射、發射等光學現象來測量化學物質的濃度。例如，吸光度傳感器、熒光傳感器等。相比傳統的光學傳感器，應用慣性傳感器的智能服裝具有信息數據捕捉更準確、全天候、抗干擾能力強等更多優勢。由于光學測量技術的時空分辨率高、非接觸等優點，已逐漸取代傳統的接觸式（傳感器）測量方法。
根據應用領域
環境傳感器：用于環境監測和污染檢測，如空氣質量傳感器、水質傳感器等。包括用于重金屬、陰離子、有機污染物、生物毒素和病原菌等污染物的檢測。
醫療傳感器：用于醫療診斷和監測，如血糖傳感器、血氧傳感器、醫療傳感器如心率監測儀之類等。
工業傳感器：WSN(Industrial Wireless Sensor Networks , IWSNs)具有自組織性和多跳特性，用于工業生產和監控的工業數據的實時傳輸，可實現遠程實時監控工業生產過程。用于工業過程控制和安全監測，如氣體檢測傳感器、液位傳感器等。
根據感知原理
氣體敏感傳感器：通過氣體與傳感器表面發生化學反應或吸附作用來檢測氣體的存在和濃度。MOS傳感器是一種基于金屬氧化物半導體（Metal 氧化物 半導體）的傳感器，常用于氣體檢測和環境監測。它利用金屬氧化物半導體材料的電學特性來感知氣體的存在和濃度變化。電子鼻是一種由功能各異的化學傳感器陣列適當的模式識別系統組成的，可以用來識別簡單或者復雜氣味的儀器。
光敏傳感器：光敏電阻傳感器對可見光的波長敏感，包括紅外和紫外線波長，表面感應傳感器元件的核心具有黑色涂層，主要用于吸收自然光。利用光敏材料對光的敏感性來測量化學物質的濃度。
生物化學傳感器：利用生物識別元件對特定物質的選擇性反應來測量其濃度。比如放化傳感器，這也是屬于化學傳感器的一種，其特殊性在于檢測的化學物質是“放射性核素”,人們關注的是該核素的活度濃度而不是質量濃度。
生物傳感器
生物傳感器是一類包含生物材料、生物衍生材料或仿生材料的分析設備，其與物理化學傳感器或傳感器微系統密切相關或集成在一起。生物傳感器可以是光學傳感器、電化學傳感器、溫度型傳感器、壓電型傳感器、微機械傳感器等不同類型。根據國際理論和應用化學聯合會（IUPAC）的定義，將物理化學傳感器與能夠識別生物衍生分子的元件相結合的分析設備都被定義為生物傳感器。
生物傳感器主要利用生物成分，如細胞、蛋白質、核酸或仿生聚合物等，來檢測分析物。這些生物成分通常被封裝在半透性屏障中，如透析膜或水凝膠，以物理或化學方式限制大分子的運動。生物傳感器在生物醫學和生物技術領域得到廣泛應用。生物傳感器的優點在于其高選擇性和靈敏度。它們能夠針對特定的生物分子進行高度選擇性的檢測，且對目標分子的濃度具有很高的靈敏度。生物傳感器的應用有助于實現個性化醫療、健康監測和生物工程領域的進展。
性能指標
靈敏度
傳感器的靜態特性是指對靜態的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的關系，即傳感器的靜態特性可用一個不含時間變量的代數方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態特性的主要參數有：線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。傳感器響應靈敏度可作為儀器間性能比較的評價標準。
靈敏度是指傳感器在穩態工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值，數學表達式為S=△y/△x。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關系，則靈敏度S是一個常數，否則將隨輸入量的變化而變化。高靈敏度意味著傳感器能夠對微小的信號變化做出較大的響應，能夠提供更精細的測量結果。這對于需要高精度和高分辨率的應用非常重要。傳感器的靈敏度取決于其內部結構、材料特性以及信號處理電路的設計。但傳感器的靈敏度也不能太高，高靈敏度的傳感器通常量程不大，且容易受到外界環境的干擾。
傳感器的靈敏度由信號輸出和監測的特性決定，通過靈敏度系數（gauge factor,GF)來表示，最小可測量值或最小檢測范圍等。靈敏度系數表示了單位輸入信號變化引起的輸出響應變化。較高的靈敏度系數意味著傳感器能夠對微小變化做出較大響應，具有更高的測量靈敏度。
分辨率
分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數值時，傳感器的輸出不會發生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化超過分辨力時，其輸出才會發生變化。
較高的分辨率意味著傳感器能夠檢測到較小的信號變化，并將其轉化為可感知的輸出。這對于需要高精度和高精確度的測量應用非常重要。傳感器的分辨率取決于其靈敏度、噪聲水平、采樣率以及信號處理電路的設計。
傳感器的分辨率通常以數字位數或最小可測量值來表示。較高的位數或較小的可測量值意味著傳感器能夠提供更精細的測量結果，能夠區分更小的信號變化。
線性度
傳感器的線性度是指傳感器輸出與輸入之間的線性關系程度，即輸入信號的變化與輸出信號的變化之間是否呈線性關系。線性度是評估傳感器性能的重要指標之一，它影響著傳感器的準確性和可靠性。以下是傳感器線性度的特征：
1. 線性度范圍：線性度范圍（Linearity）傳感器的線性度范圍指的是輸出與輸入成線性變化的范圍。傳感器的線性度范圍指的是在該范圍內傳感器的輸出與輸入之間保持線性關系。線性度范圍通常由最大和最小測量值之間的比例來表示。在線性度范圍內，傳感器的輸出變化與輸入變化成正比。
2. 非線性誤差：拉伸情況下，線性度表現為傳感器的穩定性，即相對電阻變化率與拉伸率之間的相關性。線性度的不良表現通常通過非線性誤差來衡量。非線性誤差是指在傳感器的線性度范圍之外，實際輸出與理論輸出之間的差異。非線性誤差可以表示為百分比或絕對值。
3. 線性回歸：線性度的評估通常使用線性回歸方法，通過擬合輸入和輸出數據的線性關系來計算線性度。線性回歸分析可以確定傳感器輸出與輸入之間的最佳擬合直線，評估線性度的好壞。
4. 溫度效應：溫度變化可能對傳感器的線性度產生影響。溫度效應是指溫度變化對傳感器輸出的影響。較好的傳感器應具有較小的溫度效應，以保持在不同溫度條件下的線性度穩定。由于各個傳感器的溫度效應不相同，所以每個傳感器都單獨進行溫度校正試驗，準確得到每個傳感器的溫度系數來濾除溫度效應。
5. 校準：對于線性度不理想的傳感器，校準是一種常用的方法來糾正非線性誤差。校準過程通過測量已知輸入和對應輸出，并進行調整來改善傳感器的線性度。傳感器在檢測前進行傳感器預校準，保證傳感器穩定性、水合作用等的可重復性。
遲滯
傳感器的遲滯特征是指在輸入信號發生變化時，傳感器輸出的響應與之前的狀態有一定的延遲或滯后。遲滯特性指傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到小（反行程）變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現象。遲滯特征可以分為正遲滯和負遲滯兩種情況。
正遲滯是指傳感器輸出值在輸入信號變化后，有一段時間內保持先前的數值，然后才逐漸跟隨輸入信號的變化。這種遲滯效應可以由傳感器本身的內部物理特性、響應速度或信號處理算法引起。
負遲滯是指傳感器輸出值在輸入信號變化后，出現短暫的過度響應，超過了輸入信號所引起的變化。隨后，輸出值才逐漸趨于穩定。負遲滯可能由傳感器的慣性、非線性特性或信號處理算法的影響造成。
重復性
傳感器的重復性是指在輸入量按同一方向作全量程連續多次變化時，所得特性曲線不一致的程度，具體表現為相同條件下傳感器多次測量同一輸入信號時輸出值的一致性。重復性是評估傳感器穩定性和可靠性的重要指標。傳感器的重復性誤差表示在相同測量條件下對同一被測樣品連續多次測量所得結果之間的偏差。
高重復性意味著傳感器在重復測量中具有較小的變化，輸出值之間的差異較小。這表示傳感器在相同條件下能夠提供一致的測量結果，增加了數據的可靠性和可重復性。重復性好的傳感器能夠在長時間的使用中保持穩定的性能，減少了測量誤差和不確定性。
傳感器的重復性受到多個因素的影響，包括傳感器的設計質量、制造工藝、信號處理算法以及環境因素等。良好的重復性通常需要精確的制造和校準過程，以及有效的信號處理和噪聲抑制技術。
漂移
傳感器的漂移特征是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出值隨時間或環境條件變化而發生的持續性偏移。漂移是由傳感器內部的各種因素引起的，例如溫度變化、供電變化、老化等。
傳感器的漂移可以表現為零點漂移和增益漂移。零點漂移是指傳感器輸出在相同輸入條件下與時間推移發生的變化，即輸出值在零輸入時的偏移。增益漂移是指傳感器輸出在相同輸入條件下與時間推移發生的變化，即輸出值在非零輸入時的偏移。
漂移會導致傳感器輸出值與實際值之間的誤差增加，影響測量的準確性和穩定性。因此，漂移特征對于許多應用來說是非常重要的考慮因素。為了減小漂移對測量的影響，可以采取一些措施，如使用溫度補償技術、定期校準和周期性檢查等。
動態特性
在實際工作中，傳感器的動態特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示，其描述了對輸入量變化的響應速度和頻率響應。動態特性包括響應時間、頻率響應范圍等，對于需要快速響應和高頻率測量的應用尤為重要。不同傳感器的特征不一樣，比如，溫度傳感器的動態特性，一般來說，其性能參數主要包括允差、絕緣電阻、熱響應時間、自熱參數等，其中熱響應時間也就是溫度傳感器的動態特性，它反映了溫度傳感器探測被測介質溫度并輸出準確信號的快慢程度。光纖電流傳感器的前向增益和反饋周期是影響傳感器動態特性的主要因素。
穩定性
傳感器的穩定性是指其輸出量在長時間使用和不同環境條件下的變化程度。穩定性好的傳感器能夠在長期使用過程中保持一致的性能和準確的測量結果。
實際應用
醫學檢測
在這個領域，使用生物傳感器可以通過與脫氧核糖核酸互作用的生物成分來檢測和分析DNA序列，用于基因檢測、遺傳疾病篩查等。也可用于檢測和監測生物體內的特定生物標志物，如蛋白質、酶、代謝產物等，用于疾病診斷和監測。通過測量血液或體液中的葡萄糖濃度，用于糖尿病管理和血糖監測。檢測液體或生物環境中的pH值變化，用于酸堿平衡的監測和調節。在遺傳技術中發揮重要作用，用于DNA放大、基因測序、基因表達等應用。
工業自動化
傳感器在工業自動化中扮演著重要角色，用于監測和控制生產過程中的各種參數，如溫度、壓力、濕度、流量、速度、位置等。它們用于實現自動化控制和監測系統，提高生產效率、質量和安全性。在工業自動化生產的整個工作流程中，需要的傳感器數量也是相對巨大的，再加上生產環節較多，需要做好多方監控工作，伴隨著計算機控制技術和自動化生產技術的不斷深入，傳感器使用范圍也逐漸廣泛，因此對計算機控制技術所產生的輔助作用也更加的明顯。
汽車工業
傳感器在汽車工業中被廣泛應用，用于監測和控制車輛的各種參數，包括引擎溫度、油位、速度、轉向角度、氣囊系統、汽車制動系統等。它們用于提高駕駛安全性、駕駛舒適性和燃油經濟性。傳感器系統在車輛的實際應用中，傳感器的主要作用是對車輛的總體工作狀況進行實時監測，自動生成相關的資料，并編制出一份系統的報表，這樣復雜的工作有了機械自動化技術的加入，傳感器系統的工作就變得更加方便。
醫療保健
早在1967年，Updike等]率先開發出基于GOD的酶電極，隨后在不斷增長的醫療保健需求推動下，基于GOD的葡萄糖傳感器得以快速發展，商業上應用廣泛的指刺式血糖儀便為其代表。傳感器在醫療保健領域中有多種應用，用于監測患者的生命體征，如心率、血壓、血糖水平等。它們還被用于醫療設備，如X射線機、核磁共振儀等。柔性傳感器在醫療保健領域的應用是當前最熱門的研究方向。
環境監測
傳感器在環境監測中扮演重要角色，用于監測大氣質量、水質、土壤條件、噪音水平等。它們有助于保護環境、提供生態信息和預警系統。環境監測子系統利用物聯網技術部署各類傳感器，如CO2傳感器、噪聲傳感器等，通過PLC系統控制單元進行程序修改和運行監控，再把數據信息顯示在LED屏上。
家居智能化
傳感器在智能家居中起到關鍵作用，用于檢測和控制家庭內的各種參數，如溫度、濕度、光照、煙霧、門窗狀態等。它們可以實現智能家居自動化、能源管理和安全監測。
物聯網
傳感器是物聯網的重要組成部分，用于收集和傳輸各種物理量和環境信息。它們與互聯網連接，實現設備間的數據交換和遠程監控。無源反向散射通信技術是物聯網新興技術之一，能讓傳感器擺脫電池的束縛，避免繁雜的人工維護，能降低無線傳感器的成本。
通過物聯網、北斗導航等新一代感知技術，結合壓力傳感器、光學傳感器、線性傳感器、視頻監控等終端設備，平臺能夠動態、實時、智能化地識別、感知、定位、跟蹤、采集、監控、管理公路建設指揮、施工、第三方檢測等現場信息，為平臺提供及時、準確的數。
農業和農業技術
傳感器在農業中有廣泛應用，用于土壤濕度監測、氣象條件監測、作物生長監測、灌溉控制等。它們有助于提高農業生產效率和資源利用效率。
航空航天
傳感器在航空航天領域中起著關鍵作用，用于飛行器導航、姿態控制、氣象監測、遙感等。通過傳感器獲取飛行器上的力熱環境參數、圖像，以及各分系統工作狀態和工作參數等多種數據，經編幀、加密、調制、放大、濾波后，通過天線發射、傳輸到地面測控站，接收信號經放大、濾波、解調、解密、解幀、解算等過程，得到原始參數數據，在地面進行監視、判讀，用以評定飛行試驗結果、故障定位、健康監測及趨勢預測等，具有非常重要的作用和意義。在國防軍工，航空航天等需要多個光電傳感器信息融合的領域，具有較好的應用前景。
建筑和結構監測
傳感器用于建筑和結構的監測，包括地震監測、結構變形、溫度變化等。它們有助于提前檢測結構的變化和損壞，并采取相應的維修和保護措施。
安防系統
傳感器在安防領域中被廣泛應用，包括入侵檢測、煙霧和火災報警、視頻監控等。它們用于提供安全和保護，保護人員和財產的安全。近年來，無線傳感器技術飛速的發展，無線網絡逐步取代傳統有線形式，分布式的網絡節點增強了安防系統設計的靈活性與可擴展性。
能源管理
傳感器在能源管理中發揮重要作用，用于監測能源消耗、測量水、電、氣的使用情況，以及優化能源利用和節能減排。
航海和海洋技術
傳感器在航海和海洋技術中起到重要作用，用于導航、海洋觀測、水下探測等。它們有助于船舶和海洋資源的管理和保護。
科學研究
傳感器在科學研究中被廣泛應用，用于實驗室實驗、物理測量、生物學研究、天文觀測等。它們提供了對各種參數和現象的準確測量和監測。
智能交通系統
傳感器在智能交通系統中被廣泛應用，用于交通流量監測、智能交通信號控制、車輛檢測和識別等。它們有助于提高交通效率和減少交通擁堵。
智能穿戴設備
傳感器在智能穿戴設備中起到關鍵作用，包括智能手表、健康監測設備、運動追蹤器等。它們用于監測身體活動、健康狀況和生活習慣。
游戲和虛擬現實
傳感器在游戲和虛擬現實中被廣泛應用，用于動作捕捉、姿勢識別、環境感知等。它們為沉浸式游戲體驗和虛擬現實交互提供支持。
品牌介紹
參考資料 >