传感器的类型五花八门，适用的领域也各式各样。究竟，传感器可以分成哪些类别？工业生产中经常用到哪些传感器？它们现在是如何应用的，未来又会怎样发展？这篇文章将梳理传感器的演变历程，说明常见的传感器分组方式，并挑选六种传感器，阐述它们的发展路径和应用走向。
1. 传感器技术的演进
结构型传感器依靠结构参数的变动来探测并转换信号。例如电阻式直线位移传感器，通过位移或受力导致电阻值改变，以此来体现被测量的数值。
结构型传感器是利用结构参量的变化来感受和转化信号。如电阻式直线位移传感器，以位移或力的作用使电阻值产生变化进而来反映被测量的大小。
智能型传感器能够自我检查、自我修正、自我调节，并且支持双向交流。从构造上讲，它融合了传感器、通讯部件、微型处理器、控制指令、运算方法等元素，依靠高灵敏度的感应单元进行多种功能探测，借助边缘计算完成信息处理，依托网络平台整合测量数据，构成一个感知监测体系。
智能传感器能够快速获取海量数据，并且对采集到的数据还能进行即时分析，它比结构型和物性型传感器更优越，不仅精确度高，而且稳定可靠，适应性强。这种传感器正好满足了工业4.0时代对数据收集和处理提出的高级要求，正一步步成为市场上的主流产品。
2. 传感器常见通用分类方式
传感器的归类方法多种多样，包括通用归类、智能归类、物联网关联归类等。仅从通用归类角度分析，常见的分类维度有检测目标（功能）、运作原理、输出信号特征、构造材质、工作方式、制造技术等方面，还可以按照构造样式、感知指标类型、作用手法、能量转换联系、技术属性以及相互连接模式等进行划分。
传感器的归类方式并非单一维度，往往能通过更明确的测量目标、运作机制或使用情境来划分出更细致的类别，具体划分方式如图所示。接下来将针对传感器通用分类方法中常见的几种类型进行说明。
1) 按照检测对象(用途)分类
依据检测目标的不同，可以划分为若干种类，例如位移感应装置、速率感应装置、加速度感应装置、压力感应装置、气流感应装置、温度感应装置、湿度感应装置、光照强度感应装置、成分感应装置、粘稠度感应装置等等。这些感应装置能够依据不同的测量目标进行更细致的划分，速度感应装置包含角速度感应装置和线速度感应装置，压力感应装置则涵盖静态压力感应装置、动态压力感应装置、压差感应装置以及真空感应装置。
2) 按工作原理分类
传感器依据其功能机制，可以划分为三类主要类型，分别是物理类，化学类以及生物类。
物理传感器根据变换元件的物理特性来制造，能够按照测量领域的不同进行分类，包括力学、热学、光学、磁学、声学、电学等类别，其中常见的有电学传感器和光学传感器。电学传感器还可以继续细分，比如电容式、电阻式、电感式等，典型的例子有电阻式位移传感器和电容式压力传感器。
化学感应器借助特定物质与材料发生的电化交互作用，能够将无机或有机化学物质的种类、多少等信息转变为电学信号，例如用于探测气体的感应器、用于测量水分的感应器等。
生物传感器能够感知生物物质的含量，并将这种含量转变为电信号来测量。生物体里，可以挑选性地识别特定物质的有酶、微生物、抗体等，根据这个再细分，常见的有酶类感应器、微生物感应器等。
3) 按照输出信号的形式分类
依据信号输出特征，可划分为多种类别，例如模拟式、数字式、类数字式以及控制式等。具体来说：
模拟感应器能够把非电能形式的物理量转变为连续变化的电信号，这类转换结果表现为模拟信号。常见的此类感应装置包括声音感应装置、水位感应装置等。
数字传感器能够将非电学量的测量值转变为数字形式的输出信号，这种转变可以是直接的，也可以是间接的，其结果表现为离散的信号形式。常见的数字传感器类型包括编码器、计量光栅等设备。
伪造的数字感应器能够把检测到的物理量改造成脉冲信号或短暂波动的形式输出（这种变化可以是直接完成的，也可能是通过其他方式实现的），像增量式旋转检测装置，它就通过脉冲序列来向处理单元传递信息
一种检测装置，当感应到的数值抵达某个临界点，它会发出一个预设的弱电信号或强电信号，例如用于测量液体高度的装置、用于感知温度的装置、以及用于探测物体靠近的装置等。
4) 按照所用材料分类
根据传感器选用的物料，能够分为金属类、高分子类、陶瓷类以及复合类等；依据物料的物理特性，能够分成导电类、半导体类、绝缘类和磁性类等；依照物料的晶体构造，能够区分为单一晶体类、多晶体类和非晶态类等。
5) 按照制作工艺分类
传感器制造技术可区分为多种类型，例如集成式传感器，还有薄膜式传感器，以及厚膜式传感器，另外还有陶瓷式传感器。集成传感器以常规硅基半导体集成电路工艺技术生产,薄膜传感器借助真空沉积技术,在介质基板上沉积敏感材料薄膜,厚膜传感器采用敏感材料浆料涂覆基片,涂覆后通常需要热处理以成型,陶瓷传感器主要借助标准陶瓷工艺或溶胶工艺变种,将成型元件高温烧结
3. 制造业传感器应用概览
1、视觉/图像传感器
光学感应设备，也称作影像感应装置，是机器视觉领域的根本，从字面意思看，它的功能是获取图像信息，是工业摄影仪器的关键构成部分。
机器视觉技术逐步从识别平面图像转变为识别立体图像，图像感应器在工厂自动化制造中的功能也从检查产品品质提升到了进行精密检测。光栅投影三维测量是一种精密测量方法，它利用三维图像识别原理进行工作。这项技术将光栅条纹投射到待测物体上，随后由CCD设备采集条纹图像。采集到的图像会经过图像处理和三维转换模型的计算，从而获得被测物体的三维信息。这种测量方式具有速度快、视场宽、精度高等显著特点。根据相关资料，我国目前的光栅投影三维测量精度已经可以达到8微米的级别。借助视觉检测技术，如今汽车制造业的冲压、焊接、涂饰、装配等核心生产流程，均已采用精密自动化设备执行高精度作业。
图像感应器的当前主要技术涵盖CCD和CMOS两种类型。CCD即电荷耦合器件，CMOS则代表互补金属氧化物半导体。这两种技术之间的核心区别在于数字信号传输途径不同，CCD采用共享模数转换装置，而CMOS则每个感光单元配备独立的模数转换装置。CCD图像传感器在解析力、感光能力以及杂讯抑制层面更为出色，CMOS图像传感器则具备能耗少、造价低以及集成度高这些优势。业内广泛预期CMOS技术终将替代CCD技术，不过现阶段工业相机领域依然以CCD技术为主导。制作工艺持续革新，两者间的距离逐步减小，可以预见，未来很长一段时间，它们将继续并行不悖。
全球图像传感器领域的重要企业包括索尼公司、三星集团、豪威科技、安森美半导体、海力士电子、意法半导体集团、基恩士公司、康耐视公司以及西克股份等，国内从事该领域的企业则有格科微公司、思特威公司、海康机器人公司、深视智能公司、大恒图像公司、奥普特公司、凌云光公司、华睿科技公司以及图漾科技公司等。
2、压力传感器
压力传感器是工业领域应用极为普遍的一种装置，主要用于检测物体所承受的力，将其转变为可传输和呈现的电子信号，因而也称作“变送器”。需要指出的是，在很多情况下实际测量的物理量是压强，所以称作“压强传感器”更为贴切，不过工程界普遍习惯使用“压力传感器”。
压力检测在工业中用途广泛。首要的用途是称量，可细分为静态和动态两种方式。日常的电子秤、车辆称重设备等属于静态称量，工业环境中则多采用动态称量，例如传送带在运送大量散装物料时的称重，或是车辆在装卸作业时的称重。其次的用途是监测生产环节中产生的力。冲压属于机械制造领域里的一项普遍成型技术，实施冲压作业时会对工件施加巨大的作用力，这种力有时会超出冲压设备的额定承载能力，从而引发设备损坏，所以必须对作业中的力量实施监控。还有一类常见用途是测量诸如加速度、震动这类动态作用力，比如检测电机运行时的震动状况，能够显著辅助判断和规避电机发生故障的风险。
压力传感器不仅能够直接检测压力，还能用来推断其他物理量，比如液体或气体的通过量、移动速率以及液面高度等，在工业生产过程中，压力传感器主要应用在三个方面，具体如下：首先，在蒸汽管道中，它主要用于监测压力值，其次，可以测量蒸汽的输送时长和流动方向，而具备智能功能的压力传感器，还能通过操控阀门来控制蒸汽压力，使其维持在设定的稳定水平上。第二种是过滤系统的流量测量。
压力感应设备被设置在过滤装置侧边，一旦滤芯出现阻碍，通过量便会减少，由此滤芯部位承受的力道就会转变，进而表明应进行清洁或调换过滤装置。另一种是液面高度的计算，借助测量液面与容器内气体之间的压强差别，间接推算出固定或流动的液面位置。
按照构造与原理的差异，压力感应器能够划分成多种类别，例如应变型、压阻型、电容型、压电型、光敏型、光纤型和超声波型等。在这些类型中，应变型最为普遍，相关资料指出，应变型压力感应器的使用比例大约占到整个压力感应器市场的百分之九十上下。这类感应设备常见于工业制造、交通运输、粮油加工、土木工程等领域，例如工业加工流程中的液体传动装置、能源供给装置等，也包括用于机械装置的重量检测系统。
压力感应设备供应方数量庞大，国际品牌中比较有名的厂商都有制造，包括博世、英飞凌、泰科电子、霍尼韦尔、意法半导体、森萨塔、横河电机、威卡、安费诺、恩智浦等，国内品牌有杭州美控、青岛润能、鹏合电子、联测、天宇恒创、米科、创威、星仪、匡建仪表等。
3、液位传感器
液位感应设备能将容器里的液体高度转变为规范的电信号，用以实现集中监测、警示、调控，在石油开采、化学制造、金属加工、能源供应、药品生产、食品制造、供水排污、环境治理等多个行业都有普遍应用。
工业领域里通用的液位检测装置，能够分为两种类型，一种是仅能反映液面是否达到特定点的装置，另一种是可以持续监测液面高度变化的装置。
点式液位感应器主要用来确认液体是否存在，或者分辨液面是在高位还是低位。这种传感器的两大典型用途是：第一，监测泄漏，避免设备或生产过程受损。例如，液压系统的油，若从非工作管道中从高压区流向低压区，或者从系统内部流到外部，就可能引发设备故障，极端情况下会导致整个系统停摆；第二，防止液体溢出，或是设备在无液体时空转过热。工厂里常用的水泵设备，叶轮部分主要靠水流散热。倘若管道里水不够，水泵长时间空转会积聚很多热量，最终导致损坏。
连续液位监测设备可以完成对液体高度的持续检测。在化工业，一些含有毒害成分的物料检测场景，例如液氯储存容器、氯化石蜡加工设备内，此类监测装置能够对这类危险品的当前液面状况进行即时监控，这对生产过程的监督和数据分析具有关键作用。
传感器通过检测原理区分，包含电容型、电导型（电阻型）、光学型、振动叉型、浮子型、超声波型、雷达型（微波型）以及激光型等种类。超声波型与雷达型同其他类型对比，属于非接触测量方式，能够用于有毒或高粘度液体的液位检测，这类技术当前在工业领域应用广泛且发展快。超声波传播必须借助介质，且易被气泡、水雾等衰减，电磁波则不受此限制，所以雷达技术的适用范围比超声波技术广泛得多。激光液位仪的问世，让非接触式液位检测也能用于表面不光滑的环境，例如监测铸造车间砂型中的铁水高度。
液位检测领域的国际性企业包括威格、西门子、科隆、E+H、艾默生、横河电机、ABB、霍尼韦尔、施耐德、西克等公司，国内从事该领域的企业则有美控、正泰、伊莱科、新九洲、匡建仪表、天康、中控、通博、仁科等机构。
4、温度传感器
温度是工业制造环节的关键指标，在自动化生产过程中，测温位置往往占据所有监测位置的一半以上。比如钢铁制造时，精确调控熔炼温度能显著提升产品品质，同时也能节省能源并减少消耗；在石油加工厂，精确把握裂解温度，可以生产出不同等级的柴油产品。
温度测量工具的关键部件是温度传感器，它可以根据传感材质和电子元件的不同分为热电阻、热电偶、半导体热敏电阻以及光学式等类型，还可以根据测量方法分为接触型和远程型两大类。热电阻、热电偶、半导体热敏电阻等属于接触型温度测量工具，远程型温度测量工具则主要包括红外温度检测、光纤温度检测等。这种无需接触的测温设备，测量范围非常宽，能够覆盖很大的检测区域，而且信号传递以及转换操作都很简单迅速，现在正被工业测量行业越来越广泛地采用。
红外测温设备属于非接触型温度感应装置，它通过接收目标物体散发的热能来测量温度值，同时红外热像仪能够将温度差异以图像方式呈现，这种技术是进行温度测量的一种关键方法。红外热像仪在多项领域得到普遍应用，包括新品开发、生产管理、设备维修和环境监测等，尤其擅长高温测量，例如对高炉炉壁、工件、冷却壁等固体表面进行温度检测，同时也能测量炉膛内部的温度及其分布情况。
温度感应领域的著名国外企业包括德州仪器公司、泰科电子公司、TDK公司、芝浦电子公司、TKS公司、SEMITEC公司、意法半导体公司、霍尼韦尔公司、安费诺公司、西门子公司等，国内从事该领域的企业有华工科技（华工高理）、高德智感公司、杭州美控公司、飞卓科技公司、奥迪威公司、保隆科技公司、精创公司、南北仪器公司、胜利仪器公司等。
5、编码器
编码器属于位移检测设备，用于机械运作时对角度、速率、位移、间距等参数进行量化，常见于需要监测位置和角度的设备，包括数控机床、旋转平台、伺服系统、自动化机械臂、垂直运输设备等场合。它还是一种常见的数字化采集装置，可以把物理量转变为数字信息输出。
根据构造类型区分，编码器包含两种主要类型，即线性编码器和旋转编码器。线性编码器主要功能是检测直线方向上的移动距离，常见于高性能数控铣削设备中。旋转编码器则负责将角度位移或转动幅度转化为模拟信号或者数字信息，常应用于对旋转位置和转速要求较高的环境，比如自动化机械臂领域。
根据测量方式，编码器分为两种，一种是增量式，另一种是绝对式。增量式编码器能够显示出编码器从某个预设起点开始移动的位移量。它的好处在于测量准确度高，装置制造方便，运行稳定，费用比较便宜。但是它也有不足之处，比如断电后必须重新找到零点，而且容易受到外界影响产生累计偏差。绝对式编码器能够记下编码器在固定坐标系中的具体位置，它的好处在于测量准确度高，与被测物不接触，使用时间长，启动时无需寻找零点，也不会产生累积偏差，但它的不足之处在于构造比较复杂，成本相对较高。
根据运作机制，编码器能够分为光学类型、磁电类型、感应类型、容电类型、激光类型等多种类别。光学编码器具有更优越的精确度，适用领域更为宽广，不过当在户外或条件较差的环境下工作时，必须具备较强的防护性能，而且不适合在存在水汽凝结的状况下运作。低温条件下运用光学编码器，倘若环境温度突然攀升，或许会在光学码盘上凝结水汽，从而造成信号读取困难；磁编码器受环境影响较轻，不过因为存在固有的非线性特征，其精确度不及光学编码器，这类编码器常在尘埃、水汽、震动等可能干扰光学编码器运作的场合中使用。技术不断进步，磁编码器的准确度持续增强，慢慢能够和光学编码器相提并论。
在海德汉、西克、保盟、倍加福、亨士乐、多摩川、欧姆龙、奥托尼克斯、图尔克、巴鲁夫这些公司中，编码器领域的国际知名企业包括它们，国内从事编码器生产的企业则有禹衡光学、宜科电子、时易、深浦电气、上海锝秉工控、升威电子等公司。
6、接近传感器
无需触碰即可感知物体靠近并识别其存在的装置统称为接近传感器或接近开关，这类设备在各类自动化控制系统中常用于边界限定、精确定位等操作，有助于确保生产过程安全可靠。
非接触式感应装置取代了机械式触发装置，依据其作用机制，通常分为电磁感应型、静电感应型、光学感应型、磁力感应型等类别，各类装置均有其专属的检测对象，例如电磁感应型装置主要针对金属材质进行探测，非金属材质则无法识别；静电感应型装置能够识别非导电的液体或粉末状物质；光学感应型装置虽然对电磁干扰具有较强抵抗力，但应用场合必须确保无震动，否则将显著降低检测准确性；磁力感应型装置通过磁场作用，仅对具备磁性的物质产生感应反应。
安全光幕属于一种常见的接近感应装置，在人与设备合作操作环境中越来越受到关注。它由发射单元和接收单元构成，两者之间构成一道防护屏障，一旦有障碍物闯入防护区域，发射单元射出的光线就会被阻挡，接收单元便会启动保护程序。安全防护屏障常设置在存在潜在风险的机械装置或危险地带，例如冲压装置、切割装置、金属加工装置、自动化焊接装置、机械传送装置和搬运装置，还包括高温、高压以及有毒等危险地带。
传感器行业的顶尖企业包括西克、易福门、巴鲁夫、图尔克、欧姆龙、倍加福、阿自倍尔、奥托尼克斯、基恩士、保盟等公司，而本土品牌则有长江传感、德宝、深浦、德夫尔、肯森斯等企业。
