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感应器定义

感应器是一种将物理量或化学物质转化为易于使用的电信号的装置。“在测量系统中，传感器是一个前置部件，它能把输入变量转换成可进行测量的信号。”按照 Gopel等的说法：“传感器是由承载体和电路联接的敏感元件”，而“传感器系统则是结合具有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。

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传感能量转换

主动式传感器可以将一种能量直接转换为另一种形式，无需外接能量或激励源。被动式传感器不能直接转换能量形式，但可以控制从另一输入端输入的能量或激励能，传感器负责将物体或过程的特殊性质转化为数量的工作。它们的“物体”可以是固体、液体或气体，它们的状态可以是静态的或动态的(即过程)状态。对物体特征进行转换量化后，可以用多种方式检测。物体的特征可能是物理的，也可能是化学的。根据其工作原理，它把物体特征或状态参数转化为可测量的电学量，然后把这个电信号分离出来，送到传感器系统进行评估或标记。

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若角度传感器连接在电机与车轮之间的任一传动轴上，读取的数据必须计算正确的传动比。给出一个计算的例子。对机器人来说，马达的传动比为3:1与主轮相连。角传感器与电动机直接相连。因此它和主动轮的传动比也是3:1。即角度传感器转三周，主动轮转一周。角传感器每旋转一周计16个单位，因此16*3=48的增量相当于每周的主动轮圈旋转。我们需要知道齿轮的圆周数，以计算出前进的距离。幸好，每个 LEGO齿轮的轮胎上都会标上自己的直径。我们选用了体积带轴轮子，直径为81.6 CM (乐高使用公制单位)，因此周长为81.6& TImes；π=81.6& TImes;3.14=256.22 CM。已经知道了所有已知的量：齿轮的运动距离由48除角度记录的增量再乘以256。来总结一下。把 R称做角度传感器的分辨率(以周转数表示), G是角度传感器和齿轮之间的传动比。

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为车轮旋转一周的角度传感器，定义 I的增量。也就是说：I= G& TImes; R

例如，对于乐高角传感器， G为3, R等于16.因此，我们可以得到：

当一个齿轮转动时，它所经过的距离就是它的周长，应用这个方程，利用它的直径，就能得出这个结论。

C= D×π

以我们的例子：

一步是用以下等式将传感器记录的数据- S转换为车轮运动的距离- T。

T= S× C/I

若光电传感器读取的数值是296，则可计算相应的距离：

T=296×256.22/48=1580距离(T)的单位与轮子直径相同。

语音传感器利用电能产生机械振动，以干扰来自周围空气的声音，不管是听得见的还是听不到的

常见的可用作声音传感器的传声器是动态、驻极体电容、带带子和更新的压电晶体类型。传声器的典型应用是语音记录、再现、广播和电话、电视、数字计算机记录和***扫描仪，其中超声在应用中的应用。

动力话筒的结构与喇叭相似，但恰恰相反。这是一个动圈式传声器，通过电磁感应把声波转变成电信号。在永磁的磁场中悬挂着一个很小的线圈。声波撞到柔性膜片时，隔膜对作用在其上的声压作出反应，使所连接的线圈在磁铁的磁场中来回移动。

根据法拉第电磁感应定律，磁场中的一个线圈引起线圈内部产生电压。合成的线圈输出电压信号与作用在振膜上的声波压力成比例，所以声波越大或越强，输出信号越大，这就使这种设计对压力很敏感。

因为线圈通常很小，线圈和连接膜片的运动范围也很小，从而产生非常线性的输出信号，与声音信号的相位相差90° o。另外，由于线圈是低阻抗电感，输出电压信号也很低，所以需要对信号进行某种形式的“预放大”。

因半导体材料和制造工艺水平使晶体管表面清洁处理不良而产生的噪声称为闪烁噪声。这一特性与半导体表面的少数载流子复合有关，表现为发射极电流的波动，其电流噪声谱密度与频率近似成反比，也称为1/f噪声。其主要作用范围为低频(kHz以下)。

电阻噪声

电阻器产生干扰的原因有电感、电容效应以及电阻本身的热噪声。比如，阻值为 R的实心电阻可以等价为电阻 R、寄生电容 C、寄生电感 L并联。一般情况下，寄生电容是0.1~0.5 pF，寄生电感为5~8 nH。当频率大于1 MHz时，这些寄生电感电容不能忽略。

所有类型的电阻器都会产生热噪声，一个阻值为 R的电阻(或者是 BJT的体电阻、 FET的沟道电阻)没有接入电路，在频带宽度 B中所产生的热噪声电压是：

在式中： k为玻尔兹曼常数； T表示温度(单位： K)。热噪电压本身是一个非周期变化的时间函数，因而其频率范围非常宽。因此，宽带放大电路受噪声影响较窄频带大。