传感器种类繁多，应用场景各不相同。
·那么，传感器有哪些常见分类？
·制造业有哪些常用的传感器？
·它们的应用现状和前景又是怎样的？
本文将带来传感器的演进过程，介绍常见的传感器分类，并选取六类传感器，介绍其发展与应用趋势。
1.传感器技术的演进
传感器自诞生以来，大致经历了结构型、物性型和智能型三个发展阶段[1]。
物性型传感器是利用材料本身的物理特性变化而实现测量的传感器，例如热敏传感器、光敏传感器。物性型传感器无可动部件，灵敏度高，可以减少对被测对象的影响，解决了结构型传感器不能解决的某些对象测量问题，扩大了传感器的应用领域。
传感器发展历程
2.传感器常见通用分类方式
SENSOR
传感器的分类也不止一个层级，通常可以根据更具体的检测对象、工作原理或应用场景等进行更细层级的划分，见下图示意。下文将基于传感器通用分类方式中常见的几类进行介绍。
传感器常见的通用分类方式
1)按照检测对象（用途）分类
上述传感器还可以根据具体的检测对象进一步细分，如速度传感器可以分为角速度传感器、线速度传感器等，压力传感器可以分为静态压力传感器、动态压力传感器、差压传感器以及真空传感器等。
2)按工作原理分类
根据作用原理的不同，传感器可分为物理型、化学型和生物型三大类：
化学传感器是利用敏感材料与物质间的电化学反应原理，把无机和有机化学成分、浓度等转换成电信号的传感器，如气体传感器、湿度传感器等。
生物传感器是对生物物质敏感，并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。生物体中，能够选择性的分辨特定物质的种类有酶、微生物、抗体等等，据此进一步分类，常见的有酶传感器、微生物传感器等。
3)按照输出信号的形式分类
模拟传感器将被测量的非电学量转换成模拟电信号，即连续的信号。常见的模拟传感器有声音传感器、水位传感器等；
开关传感器是当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号，如液位开关传感器、温度开关传感器、接近传感器等。
4)按照所用材料分类
5)按照制作工艺分类
对于传感器的其他分类方式，本文不再赘述。感兴趣的读者可以查看GB/T7665-2005《传感器通用术语》与GB/T34069-2017《物联网总体技术-智能传感器特性与分类》，了解更多分类方式。
3.制造业传感器应用概览
1、视觉/图像传感器
随着机器视觉技术从二维图像识别到三维图像识别的演进，图像传感器在工业智能化生产中的应用也从质量控制阶段发展到了精密测量阶段。光栅投影三维测量技术就是基于三维图像识别的一种精密测量技术[4]，该技术将光栅条纹投射到被测物体，由CCD采集到条纹图像后，通过图像处理与三维转换模型得到被测物体的三维信息，具有测量速度快、视场大、精度高等优点。据悉，国内的光栅投影三维测量精度目前最高可达8微米量级。在基于图像传感的精密测量加持下，目前汽车工业的冲压、焊装、涂装、总装等四大工艺环节都实现了高精度的自动化操作。
2、压力传感器
3、液位传感器
液位传感器能够把容器内的液位高度转换成为标准电信号，进行集中显示、报警、控制，广泛应用在石油、化工、冶金、电力、制药、食品加工、给排水、环保等领域。
工业中常用的液位传感器可分为点式液位传感器和连续液位传感器两类。
连续液位传感器用于实现液位的连续测量。在化工行业一些有毒有害的原料检测场合，如液氯储罐、氯化石蜡反应釜中，连续液位传感能够适用这种危险品的实时液位监测，对生产的监控、分析具有重要意义。
雷达液位器在大型储罐粘性介质液位测量中的应用
4、温度传感器
温度是工业生产领域的重要参数，在工业生产自动化流程中，温度测量点有时会占全部测量点的一半以上。例如，在钢铁冶炼过程中，准确地控制冶炼温度可以明显提高产品质量，还能节能降耗；在石油炼化厂，准确控制裂解温度，可以得到不同品质的柴油系列产品。
红外测温仪是常见的非接触式温度传感器，它是利用被测物体自身向外辐射的能量来实现对温度的监测，还可以将温度分布以可视化的形式展示出来（红外热像仪），是温度检测的重要手段。目前红外热像仪在新品研发、生产管控、设备维护、环境检测等领域获得了广泛应用，特别在高温测量方面，如高炉炉壁、工件、冷却壁等固体表面测温以及炉膛内温度及分布的测量等。
5、编码器
按结构形式划分，编码器可分为线性编码器和旋转编码器。其中线性编码器用来测量直线位移，通常用在高端CNC铣床上；旋转编码器可以将旋转位置或旋转量转换成模拟或数字信号，多用于需要精确旋转位置及速度的场合，例如机器人。
按照测量类型，编码器可以分为增量式编码器和绝对式编码器。顾名思义，增量式编码器可以输出编码器从预定义起始位置发生的增量变化。优点是精度高、构造简单，可靠性高，成本相对较低。缺点是断电后需要先寻零，易受干扰导致累计误差。绝对式编码器可以记录编码器在一个绝对坐标系上的位置，优点是精度高，无接触，寿命长，开机不需寻零，没有累计误差，缺点是结构复杂，价格不具优势。
按照工作原理，编码器又可分为光电式、电磁式、电感式、电容式、激光式等。其中光学编码器精度更高，应用范围更广，但在户外及恶劣环境下使用时需要较高的防护要求，并且不适宜在凝露的环境中使用。比如在低温下使用光学编码器，如果环境温度急剧上升，可能在光学码盘上形成凝雾，进而导致信号读取障碍；磁编码器受到环境的影响较小，但由于存在天然的非线性现象，精度不如光学编码器。它们通常用于灰尘、蒸汽、振动和其他可能干扰光学编码器性能的环境中。随着技术的发展，磁编码器的精度得到持续提升，逐渐可与光学编码器抗衡。
配合编码器使用的测量长度和速度的测量轮系统
6、接近传感器
以无需接触的方式检测到物体的接近和检测对象有无的产品总称为“接近传感器”或者“接近开关”，在各种自动控制系统中可作为限位、定位控制等功能使用，能够保障生产安全。
接近传感器代替了限位开关等接触式检测方式，根据其感应原理，一般分为电感式、电容式、光电式、磁性式等，每种类型都有特定使用的应用范围，如电感式接近传感器检测的被测物体是金属导体，非金属导体不能测量；电容式接近开关可以检测绝缘的液体或粉状物体；光电式开关抗电、磁干扰能力强，但使用环境要保证不能振动，否则将严重影响精度；磁性接近传感器利用磁效应，只对磁性物体做出响应。
安全光幕是一种典型的接近传感器，随着人与机器协同工作场景的普及而为人们所熟知。安全光幕主要由投光器和受光器组成，两者之间形成一个保护网，当有物体进入保护网区间，投光器发射的光线会被物体挡住，受光器就会作出反应。安全光幕常会应用在具有潜在危险的机械设备或危险区域，如冲压机械、剪切设备、金属切削设备、自动化焊接线、机械传送搬运设备以及高温、高压及有毒等危险区域。
安全光栅在压入机安全防护中的应用
接近传感器的国际知名厂商有西克、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，国内厂商有长江传感、德宝、深浦、德夫尔、肯森斯等。
结语
e-works初步整理了制造业中常见的六类传感器，并盘点了各类型传感器主流的生产厂商。当然，制造业应用中常见的传感器类型远不止上述六种，e-works将持续跟进工业传感器的发展动态，欢迎各界专家踊跃投稿！
本文在撰写过程中得到华中科技大学机械科学与工程学院李斌教授的指导，笔者在此特表感谢！文中如有疏漏之处，恳请广大读者批评指正！
-参考文献-
[1]《新型智能传感器的发展与应用》，余建华、冉艳丽、刘德明等↑
[2]中国电子技术标准化研究院《智能传感器型谱体系与发展战略白皮书》（2019版）↑
[3]由中国机械工业联合会组织编写的国标GB7665-2005《传感器通用术语》，对传感器的分类原则进行了说明；之后推出的GB/T34069-2017《物联网总体技术-智能传感器特性与分类》，对智能传感器分类标准进行了更进一步的完善。↑