换能器是将任何非电量转换为成比例的电量（电压或电流）的设备。随后，可以将其作为位移、温度、压力、应变或其他物理参数进行测量。 执行器和传感器都属于换能器，并且任何运行中的换能器在任何特定时刻都充当传感器或执行器。

市场上的换能器种类繁多，包括温度、压力、位移、电感、电阻、电容、霍尔效应、水平、流量以及测力传感器等。选择换能器时， 需要考虑静态响应、动态响应、环境因素和可靠性等诸多因素。

在使用应变片的换能器中，换能器设计中的相应输出通常与待测量参数有关。应变片多数由半导体或金属箔制成，通常用于确定测压元件测得的力。 金属箔器件通常由铜镍合金或镍铬箔制成，以网格布局排列，并利用由箔元素变形引起的电阻变化。

LVDT 和 RVDT（线性和旋转可变差动晶体管）通常与测压元件和测试系统结合使用，用于测量线性和旋转位移。LVDT 是一种常见的机电换能器，可以将物体的直线运动转换为相应的电信号。

半导体器件使用硅或锗应变片，并利用这些材料的压阻特性。目前，压电换能器已广泛应用于各类传感和驱动应用。挤压或拉伸压电材料时， 会在材料上产生电荷，这称为“正压电效应”。

压力传感器将压力转换为数字或模拟信号。尽管应变片是这类关键应用的首选技术，但可以借助多种技术来实现这一目标。向压力传感器施压时， 其将提供与该压力成比例的输出电压。电压输出必须经过校验，以准确反映压力水平。

位置传感器用于提供位置反馈，能够为各种系统提供精确的运动控制、计数和编码功能。其可以探测到目标物体、人体、 物质以及磁场或电场干扰，并将其转化为电输出，以便采取进一步行动。

位置传感器分为多种类型，它们以不同的传感技术为基础，每种都有其优势和局限性。有接触式设备类型，如限位开关、 电阻式位置传感器；也有非接触式设备类型，包括磁传感器（霍尔效应和磁阻传感器）、超声波传感器、接近传感器和光电传感器。

陀螺仪（陀螺仪传感器）利用地球引力来确定方向。其包括一个称为转子的自由转盘。转子安装在尺寸更大、更加稳定的转轮中心的转轴上。 当转轴转动时，转子保持静止以指示中心重力，从而确定哪个方向朝下。陀螺仪始终能够测量物体绕着特定轴的旋转角速度。

定位控制反馈回路需要频繁实施位置测量，因其可以通过角度移动和旋转来测量任何设备从参考位置到新位置的行进距离。位置传感技术包括霍尔效应、电阻式和磁阻式。

随着传感技术的进步，定位装置外形越来越紧凑，功能也不断完善，为更多应用开辟了道路。要选择合适的位置传感器，关键是了解传感器尺寸、测量范围、 线性度、分辨率、精度、可重复性、安装限制和环境恶劣程度等方面的相关要求。

电流传感器用于检测电流并将其转换为易于测量的输出电压，该电压与所测量的电流成正比。电流传感器种类繁多， 每种均适用于特定的电流范围和环境条件。电流传感器的选择取决于幅度、带宽、精度、耐用性、隔离度、成本、 尺寸以及成本等方面的要求。所产生的值既可以转换成数字形式，以供控制或监测系统使用，也可以采用模拟形式保存， 经由电流测试仪器直接显示。

电流传感电阻器是最常用的电流传感器。可以将其视为电流-电压转换器；在电流路径中插入一个电阻，电流便以线性方式转换为电压。 电流传感器所使用的技术非常重要。各类传感器各有特色，适用的应用也不尽相同。

电流传感器基于开环或闭环霍尔效应技术。闭环传感器具有一个有源驱动式线圈，可以产生与被测电流产生的磁场相反的磁场。 霍尔传感器用作空值检测器件，其输出信号与线圈的驱动电流成正比，后者与被测电流成正比。

在开环电流传感器中，初级电流产生的磁通量集中在磁路中，并被霍尔传感器测量出。霍尔器件的输出信号经过调节准确（瞬时）表示初级电流。

湿度是指空气中的含水量。空气中的水汽含量可能会影响人体舒适度以及不同行业中的各种制造工艺。水汽的存在也会影响各种物理、化学和生物过程。

湿度传感器通过检测空气中的电流或温度的变化来测量湿度。湿度传感器有三种基本类型：电容式、电阻式和热敏式。这三类传感器均监测大 气中的微小变化，以便计算空气中的湿度。

电容式湿度传感器在两个电极之间放置一个金属氧化物薄带，用于测量相对湿度。金属氧化物的电容随着大气的相对湿度而变化。 这种传感器主要用于气象、商业和工业领域。

电阻式湿度传感器利用盐离子来测量原子的电阻抗。随着湿度的变化，盐介质其中一侧的电极电阻也会发生变化。两个热传感器依靠周围空气的湿气导电。 一个传感器封装在干燥的氮气中，另一个传感器测量环境空气。两个传感器的测量差值便是湿度。

热湿度传感器的设计原理是根据周围空气的湿度来传导电流。为此，传感器会计算湿空气与干空气的导热率偏差。

压力传感器是一种检测压力并将压力转换为模拟电信号的器件，其中信号的幅度取决于施加的压力。压力定义为流体在其周围 单位面积上施加的力。由于此类传感器将压力转换成电信号，所以也被称为压力变送器。

绝对压力是基于理想真空测得的压力，例如大气压力。常用的计量单位是帕斯卡 (Pa)。差压是两个测量点之间的压力差。 差压通常以磅/平方英寸 (psid) 作为测量单位。表压是相对于环境压力测得的压力，比如血压。常用的测量单位是每平方英寸表压 (psig)。

压力的国际单位是帕斯卡 (N/m2)，其他常见压力单位包括每平方英寸磅数 (PSI)、大气压 (atm)、巴、英寸汞柱 (Hg) 和毫米汞柱 (mm Hg)。

压力传感器广泛用于汽车、制造、航空、生物医学测量、空调、液压测量等领域。在汽车行业，压力传感器是发动机及其安全性不可或缺的组成部分。 在发动机中，这些传感器用于监测机油和冷却液的压力并调节发动机的输出功率，以便在踩下加速踏板或施加制动时让汽车达到合适的速度。 在数字血压监测器和呼吸机等仪器中，要使用压力传感器根据患者的健康状况和需求对这些仪器进行优化。

流量传感器（或流量计）用于测量线性、非线性、质量以及体积流体或气体的流速。流量传感器利用电气和机械子系统来测量 流体物理属性的变化，并进行流量计算。流量传感器适用于工作温度范围 -20℃ 至 +400℃ 的气体和工作温度范围 -50℃ 至 +180℃ 的液体，可测量 0 m/s 至 100 m/s 的流速及方向。其可用于检测泄漏、堵塞和管道破裂。流量测量对于各类 设备的控制而言都很重要。这类传感器通常用于医疗设备、暖通空调系统、汽车、化工厂、工业过程和智能能源应用。选择流 量计时，需要考虑校准和维护的便捷性、两次故障的平均间隔时间以及特定工厂的备件可用性。

流量传感器的选择依据为需求规格说明，如流量信息、流体特性（连续或累计）、数据类型（本地或远程）等。若为远程数据， 则可以进行模拟或数字传输。此外，还需要在最高工作温度下评估工艺流体因素的特性和流动特性，例如压力、温度、允许压降、 密度（或比重）、电导率、粘度和蒸发气压。

流量传感器分为接触式和非接触式两大类。 如果被测液体或气体接触到传感器的运动部件时不会阻塞管道，则使用接触式流量传感器。 而非接触式流量传感器没有运动部件，通常用于跟踪液体或气体。同样，这种流量传感器可以是体积流量传感或质量流量传感器系统。 气体流量传感器采用基于质量流量的系统。