HBM傳感器把外界不同的物理量、化學(xué)量和生物量變換成容易處理的電量并輸出。HBM傳感器的構(gòu)成形式有多種，有在變換中不需要加入能量的無源變換和需要加入能量的有源變換，其基本形式如圖1-1所示，共分為七種。圖1-1（a）是傳感器最基本的構(gòu)成形式，是僅有傳感元件的最簡單的一種，這種形式稱為P型，如熱電偶可直接把被測熱源變成電量，壓電元件可把壓力變成電荷。圖1-1（b）是使用電源等動力源對傳感器進(jìn)行激勵，從而得到輸出信號，這種形式稱為A型傳感器，如話筒中駐極體可把聲音變成電量，差動變壓器可把位移變成電量，它們都需要電源激勵。有時采用磁鐵作為輔助能源，將這種傳感器稱為B型傳感器圖1-1（c），如磁電式轉(zhuǎn)速傳感器。圖1-1（d）中傳感元件隨輸入的信號而改變本身的阻抗特性，不加以改造是得不到輸出信號的，必須設(shè)計包括傳感元件在內(nèi)的變換回路，并將動力源提高能源才能得到輸出信號，這種形式稱作 C型HBM傳感器，如熱敏電阻測量溫度需把熱敏電阻設(shè)計成橋路檢測。


 

在大多數(shù)情況下，HBM傳感器特性受周圍環(huán)境的影響，在這些影響不能忽略時，必須采取措施以消除這些影響。 圖1-1（e）、（f）、（g）是一些有效的組成方法。在圖1-1（e）中，使用兩個原理和特性完全一樣的傳感元件，其中一個接受輸入信號，另一個不接受輸入信號，兩個傳感元件對環(huán)境的特性變化是不同的。虛設(shè)一個傳感元件的目的在于抵消環(huán)境條件對接受輸入信號的傳感元件的影響。這種形式稱為 D 型傳感器，大多需要動力源。如雙延遲線的聲表面波（SA W）傳感器，兩條延遲線特性完全一樣，一條作為接受被測量的傳感器，另一條作為溫度環(huán)境的補(bǔ)償，從而消除測量中的溫度影響。在圖1-1（f）中將輸入信號都加到在原理和特性完全一樣的兩個傳感器上，在變換回路中，使傳感元件的參數(shù)對輸入信號進(jìn)行反相變換，而對環(huán)境條件變化進(jìn)行同相變換，從而抵消環(huán)境變化帶來的影響，又增加了測量靈敏度，這種形式稱為 E 型傳感器，如應(yīng)變?nèi)珮螂娐窚y量力和應(yīng)變。圖1-1（g）中也使用兩個傳感元件，對其中一個傳感元件加入輸入信號，并預(yù)先了解環(huán)境條件對它的影響，對另一個傳感元件則加上能抵消環(huán)境對前者影響的補(bǔ)償信號，這種形式稱為 F 型HBM傳感器，如 pH 電極中用熱敏電阻測溫元件來補(bǔ)償 pH 測量中的溫度影響。此外還有一些混合型的，如利用霍爾效應(yīng)制成的傳感器，內(nèi)部有功率源和輔助源 ， 可以看成是B型和A型或B型和C型的混合。

在大多數(shù)情況下，傳感器的輸出為電量，但要把一些外界信息直接變換成為電量是很不容易的，常要采取兩級或兩級以上的變化，這就增加了傳感器涉及的自由度以適應(yīng)各種條件。容易變換成電量的量有位移、光、熱 （溫度）等。由于位移測量用途很廣，因此人們早就對位移傳感器進(jìn)行了各種研究，包括接觸式和非接觸式。光電器件和熱電偶等也較為成熟，因此常常用作中間變換量。表1-1列舉了利用位移、光、熱等傳感器所能測量的物理量。

其實，僅由一個傳感元件構(gòu)成的傳感器是少有的，通常是把具有不同性能的傳感元件結(jié)合起來構(gòu)成HBM傳感器。另外，被測量的種類很多，測量條件也是各種各樣的，所以有的被測量用現(xiàn)有的傳感元件不能直接檢測，或雖然能檢測，但由于經(jīng)濟(jì)條件或其他原因，實際檢測比較困難。為此，在多數(shù)情況下采取的方法是先把被測量變換為其他物理量，再選用能把這個物理量進(jìn)行變換的傳感元件進(jìn)行再變換。例如，壓力傳感器，雖然有壓電元件能把壓力直接變換為電壓信號，但是由于絕緣電阻有限，在測量穩(wěn)態(tài)或接近穩(wěn)態(tài)的緩慢變化壓力時，必須用到電荷放大器，而電荷放大器存在工作穩(wěn)定性和信噪比等問題使變換較困難。往往選用彈性膜片先把壓力變換為膜片位移，然后再用位移傳感元件獲得輸出信號，也就是通過壓力到彈性位移再到電量的兩級變換來進(jìn)行壓力測量，從廣義上講彈性膜片也是一種傳感元件。這種起中間作用的變換元件叫作一次變換元件。

為了了解一次變換元件的有關(guān)性能，比較方便的辦法是把可能進(jìn)行變換的量與一次變換元件能輸出的量和不能輸出的量進(jìn)行分類。表1-2 就是這種分類方法的一個例子。在表1-2中，縱向和橫向分別按順序列出各種被測量，兩個量交叉的地方用類似矩陣元素 i j 來表示。如量 i 能變換為量j，則用“△”來表示；多數(shù)變換元件都能進(jìn)行變換的用“◎”來表示；在原理上根本不可能進(jìn)行變換的用“×”來表示 ；變換雖然可能，但目前該變換元件尚未開發(fā)出來的，用空白表示。

如果要測定某個量i，想得到 j 作為輸出，那么首先在這個表中找到 i j 所在的位置，如果在這個位置上有“◎”或“△”記號，那么就可具體地研究變換方法。如果這種方法適用于所需的測定范圍、測定精度及其他各種要求 ，那么就可以采用這種變換方法了 。 在找著 “ ◎ ” 或 “ △ ” 記號的地方以后，把該位置相對應(yīng)的量作一次變換。假設(shè)此時的組合為 i j，那么把量 j 作為輸入，具體地研究量 j 是否能變換為量 j 。如果 j j 所在位置有“◎”或“△”記號，那么就可以探討是否可以采用 i—j—j 的變換組合。從 i 到 j 的變換中間所需的過渡變換量的自由度不一定限于一個，所以可以按照不同的情況、不同的應(yīng)用目的去選擇最適合的方式。

i—i 這對組合表示擴(kuò)大、縮小或放大的元件，擴(kuò)大與縮小是無源的，放大為有源的。因此根據(jù)不同的情況，這對組合不一定是單純的元件而是一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。表1-2雖然沒有具體闡述變換方法，但作為構(gòu)成傳感器的一種考慮還是有益的。表1-2中還反映出傳感器領(lǐng)域中的空白還是很多的，急需我們?nèi)パ芯亢烷_發(fā)。

★ 德國HBM：稱重傳感器-- Z6F,C16I,C16A,RTN,HLCB1, PW2D, PW6D,PW2C,PW6K，PW6C,PW10A,PW12C,PW16A,PW22,S40A,C2等系列
★ 德國HBM：扭矩/力傳感器 -- T40B,T22,T5,U9C,C9C,S9M,U2B,S2M等系列
★ 德國HBM：稱重儀表/變送器 -- WE2111,RM4220, BM40,AE101, AE301,EM201等系列
★ 美國世銓celtron:傳感器 -- STC,HBB,LPS,LOC,PSD,LCD,MBB,SQB等系列
★ 特迪亞Tedea-huntleigh: --3410，616，355，1015，1040，1022，1260，120，1241，240等系列
★ 美國傳力Transcell ：傳感器-- BSS,BSH,DBSL,SBST,CR,SBS,BAB等系列
★ 梅特勒托利多：稱重傳感器--  TSC，TSB，MTB，GD，SLB415，SLB215，MT1022，MT1260，MT1241，SB，SBS，SBH等系列
★ METTLER TOLEDO：數(shù)字傳感器—GDD,SLC720,0760,PDX，SLC820等系列
★ 梅特勒托利多：控制儀表 -- IND331，IND245，IND320L，IND230，IND560，B520，IND110，WM0800，AJB等系列
 
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