传感器的发展经历了几个重要阶段。20世纪30年代，主要是机械式传感器。50年代，传感器大部分采用机电结构，出现分立式传感器。70年代，随着微电子技术的发展，如IC（集成电路）工艺的引入，出现MEMS（微机电系统）传感器。80年代，片上集成工艺的引入，推出单片集成传感器。90年代，采用无线通信和低功耗技术，发展出WSN（无线网络）传感器；计算机技术、通信技术、大规模集成电路制造技术在传感技术中的应用，出现了智能传感器。如图1所示。

图1 传感器发展简史

传感器的分类尚无统一标准，通常按下列原则进行分类。

按被检测对象分可分为物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器。在各类传感器中可分为若干族，每个族又分为若干组。其分类体系如图2所示。

图2 传感器按被测原理分类体系图

按被检测参数分，可分为力敏传感器、热（温）敏传感器、磁敏传感器、光敏传感器、气体传感器、湿度传感器、离子敏传感器、射线敏传感器、离散传感器等。

按传感器的工作机理分，可分为：

结构型传感器。利用物理学中的场定律和运动定律构成的传感器。物理学中的定律一般是以方程式给出的，这些方程式也许是许多传感器在工作时的数学模型，这类传感器的特点是传感器的性能与它的结构、材料没有多大关系。如差动变压器传感器，无论使用坡莫合金或铁氧体作铁芯，还是使用铜线或其他导线作绕组，都是用差动变压器原理工作。

物性型传感器。利用物质法则构成的传感器。物质法则是表示物质某种客观性质的法则。这种法则大多数以物质本身的常数形式给出，这些常数大小，决定了传感器的主要性能。因此，物性型传感器的主要性能因材料不同而异。如所有的半导体传感器，以及所有利用各种环境变化而引起的金属、半导体、陶瓷、合金等性能变化的传感器均是物性型传感器。

复合型传感器。利用中间转换环节与物性型传感器复合而成的传感器。采用中间转换环节的目的是，将不能直接转换成电信号的非电量变换成中间变量，而后用物性型敏感元件将其变成电量。

按制造传感器的材料分，可分为：

半导体传感器。利用半导体材制成的传感器。如硅基传感器、砷化镓传感器、锑化铟传感器、锑镉汞传感器等。

光纤传感器。利用光纤材料制成的传感器。如光纤温度传感器、光纤压力传感器、光纤电流传感器、光纤放射性传感器、光纤磁敏传感器等。

电压敏传感器。利用对电压敏感材料制成的传感器。

石墨烯传感器。利用石墨烯材料制成的传感器。

截至2020年，传感器的分类尚无标准可循，有些传感器很难用一个标准进行分类，特别是随着新材料、新工艺、新技术的出现，有些传感器尚未分类，如智能传感器、MEMS传感器等。

基础面广，依附性强。传感器、传感技术的发展依附于敏感机理、敏感材料、制备工艺、工艺装备、检测技术、市场应用六块基石。敏感机理千差万别，敏感材料多种多样，工艺技术层出不穷，工艺装备各有特点，检测技术不断完善，市场应用复杂多变。没有上述六块基石支持，传感器和传感技术发展难以为继。

技术密集，产业化难度大。传感器是多学科、多技术的综合，特别是智能传感器，除涉及传感技术外，还涉及IC技术、计算机技术、无线通信技术等，而这些技术都在不断发展和完善中。要实现传感器产业化，必须解决一系列传感器产业化难题，如产业化中关键技术的突破、产业化条件的提供、产业化人才的培养、产品的市场应用规模，产业政策的制定和实施等。

投资密集，投资强度高。传感器除在产品研发过程中需资金投入外，在工艺装备、测试设备、示范应用、人才培养等方面的投资也很高，尤其是在工程化研究以及实现规模化生产时，要求的投资强度更高，而且要求是连续性投资，在短期内又很难见到效益。

产品规格多，应用分散。传感器产品门类和品种规格繁多，据不完全统计有12大类、42小类、6000多品种、20000多种规格。多品种、少批量、高要求、广应用，不同的应用场合对传感器有不同的要求。

传感器的作用越来越被工业、科技、国防军工、政府决策部门所认识和重视。因为传感技术是信息技术三大组成部分之一，是发展物联网及其应用的关键和瓶颈，是发展中国装备制造业的关键基础元器件。

信息技术主要由信息采集、信息处理、信息传输三大部分组成。传感技术与信息技术的关系如图3所示。

图3 传感技术与信息技术关系

传感技术是现代控制测量技术的主要环节，如果没有传感技术对被测对象进行准确、可靠的检测，无论对信息的转换、处理、传输和显示多么精确，都没有任何意义。

获取自然界和生产领域中信息的主要手段和途径，无论是流程控制的温度、压力、流量三大热工参数检控，还是离散控制的位移、位置、距离和角度等参数的检测，以至环境监测、医疗防护、人身健康、物联网应用等各种领域，如不能获得准确可靠的信息，即没有传感器或传感器检测的信息不准确、不可靠，则所有的应用都将一事无成。许多科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难。

获取人类感官无法获取的大量信息，利用传感器和传感技术，可以观察到10^-10厘米的微粒，能测量10^-24秒的时间、10^-15特斯拉磁感应强度、10^-13安培电流、10^-23焦耳能量等物理量，能观察到上千光年的茫茫宇宙、数十万年的天体演变；传感器能在超高温、超低温、超高压、超低真空、超强磁场、超弱磁场等各种极端条件下获得人类感官无法获得的信息。

给新技术革命带来深刻变化和关键性突破，如IC工艺的引入，出现MEMS传感器，使自动化仪表由机械式仪表进入了机电一体化仪表时代；片上集成工艺的引入，采用无线通信和低功耗技术，推出单片集成传感器和WSN传感器，使仪器仪表进入现场总线仪表时代；而计算机技术、通信技术、大规模集成电路制造技术在传感技术中的应用，出现了智能传感器，从而使仪器仪表出现了智能仪表的革命性变化，这时传感器与仪表之间的界限就模糊了。

制造仪器仪表的材料由金属→非金属，由硅材料→功能材料，特别是功能材料中的智能材料具有感知温度、力、电、磁等外界环境并产生驱动（位移等）等效应，这类材料的引入，也将颠覆现有传感器、仪器仪表的制造工艺流程，使传感器、仪器仪表产品发生结构性变革和进步。

现代技术发展的瓶颈，在工业自动化技术发展时代，传感器、执行器、计算机是组成近代自动化系统的三大环节，传感器是瓶颈。在微处理器开始普及的80年代，掀起了“传感器热”，日本把传感器列为80年代10大技术之首，美国把传感技术列为90年代22项关键技术之一，甚至有“谁掌握了传感器，谁就掌握了一个时代”之说。

在信息化、物联网时代，传感器和传感技术是信息科学和技术的核心，是信息技术发展和物联网产业发展的瓶颈。信息获取技术大大落后于信息处理技术（计算机技术）与信息传输技术（通信、网络技术），所以传感器和传感技术仍然处于推动科学技术进步的关键与基础地位，是众多科学家、技术工作者攻坚的热点。

国家综合实力、科技水平、创新能力的主要标征，传感器基础理论的研究与国家对基础理论研究的重视程度有关，也体现国家基础理论研究水平的深度和广度，一些新传感原理的问世，新器件的出现，往往是一些边缘学科开发的先驱，从而出现新的技术热点和新的经济增长点。光纤传感器的问世，巨磁阻磁传感器的出现，都证明基础理论研究对新型传感器问世是必不可少的。

传感器的制备工艺技术体现国家在材料研发、工艺技术、工艺装备方面的综合国力。传感器的制备材料一直以硅材料为主，所用工艺技术和工艺装备均围绕硅材料进行，但已发现石墨烯材料的电学和机械性能均比硅优越，更适合做传感器材料，因此围绕石墨烯材料的工艺技术和工艺装备需重新考虑。这些都与国家的整体科研水平、创新能力息息相关。

传感器技术涉及测量技术、计算机技术、信息处理技术，乃至系统科学、人工智能、自动化技术等众多学科相互交叉的综合性高新技术，凡此种种，无不体现国家的综合国力、科技水平和创新能力。

广阔的市场和强烈的社会需求，传感器是国际公认的具有广阔发展前景的高技术产业，它的应用已经渗透到工业生产、环境保护、节能减排、航空航天、海洋探测、汽车、舰船、医学诊断、生物工程、现代军事、文物保护、灾害预测预防等重要领域。

通常，一部高档轿车约需200～300个传感器，一架飞机约要3600个传感器，一艘火箭需上万个传感器，一座钢厂约需20000个传感器。因此，传感器对工业生产具有重要的推动作用。

传感器的应用，使生产工艺过程的控制和产品性能的检测得到有效保证，所以传感器是提高产品竞争力的强力手段，是获得经济效益的有效途径。相关数据表明，如果主汽流量精度改善1%，电站的热效率将会改善1%，每年可节约3亿美元。若传感器及其测量仪表利用率提高1%，则每年可节约30亿美元。

传感器在军事工业发挥着重大作用。现代战争越来越依赖传感器，如特种多谱传感器能保证轰炸机在夜间和恶劣天气条件下，分清几千米以外的村庄、道路；采用先进传感器，现代坦克视距可达2000米甚至3000米，先进的水深传感器可发现水深大于450米的远距离潜艇；“灵巧”155毫米炮弹将新型红外传感器、射频传感器和主动传感器结合到一起，能在各种恶劣天气情况下使用，试验证实，虽无制导系统，仅靠传感器，炮弹对装甲目标的摧毁概率就高达67%。

测量范围。在允许误差限内由被测量的两个值确定的区间。被测量的最高、最低值分别称为测量范围的上限值和下限值。

量程。测量范围上、下限值之间的代数差。如测量范围为0～100℃时，量程为100℃；测量范围为20～100℃时，量程为80℃；测量范围为-20～100℃时，量程为120℃。

过载。在规定允许范围内，能够加在传感器上不引起性能永久性变化的被测量的最大值。

灵敏度。传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比。

分辨力。传感器在规定的测量范围内可能检测出的被测量的最小变化量。

误差。被测量指示值与真值之间的差。传感器的基本误差一般包括重复性、非线性、迟滞等。

重复性。在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。

非线性。校准曲线与某一规定直线偏离的程度。

迟滞。在规定的测量范围内，输入量增大行程期间和输入量减小行程期间任一被测量值处输出量的最大差值。

系统化。不把传感器或传感技术作为一种单独器件或技术考虑，而是按照信息论和系统论要求，应用工程研究方法，强调传感器和传感技术发展的系统性和协同性。将传感器置于信息识别和处理技术的一个重要组成部分，将传感技术与计算机技术、通信技术协同发展。必须系统地考虑传感技术、计算技术、通信技术之间的独立性、相融性、依存性。而智能网络化传感器正是这种发展趋势的重要标志之一。

集成化。主要利用新原理、新效应、新技术的集成技术。如利用纳米技术，制作纳米传感器，与传统传感器相比，尺寸减小、精度提高、性能大大改善，为传感器的制作提供了许多新方法。利用量子效应研制的具有敏感某种被测量的量子传感器，像共振隧道二极管、量子阱激光器、量子干涉部件等，具有高速（比电子敏感器件快1000倍）、低耗（能耗比电子敏感器件低1000倍）、高效、高集成度、高效益等优点。利用新材料开发的新型传感器，如利用纳米材料，制作的钯纳米H₂传感器、金纳米聚合物传感器、碳纳米聚合物传感器、电阻应变式纳米压力传感器，利用纳米材料的巨磁阻效应，已经研制出各种纳米磁敏传感器。研发特种用途、特种环境、特殊工艺的传感器，如在高温、高压、耐腐蚀、强辐射等环境下的传感器。

微型化。在自动化和工业应用领域，要求传感器的体积越小越好。传感器的微型性是指敏感元件的特征尺寸为毫米→微米→纳米类传感器。这类传感器具有尺寸上的微型性和性能上的优越性，要素上的集成性和用途上的多样性，功能上的系统性和结构上的复合性。传感器的微型性绝不仅仅是特征尺寸的缩微或减小，而是一种有新机理、新结构、新作用和新功能的高科技微型系统。其制备工艺涉及MEMS技术、IC技术、激光技术、精密超细加工技术等。

智能化。是指传感器具有记忆、存储、思维、判断、自诊等人工智能。其输出不再是单一的模拟信号，而是经过微处理器后的数字信号，甚至具有执行控制功能，数字信号处理器（DSP）将推动众多新型下一代传感器产品的发展。国外研究出一种叫“智能尘埃”的传感器，极其微小，能测温度、湿度、光等参数，传感器中嵌入了微处理器、软件代码、无线通信系统，可以喷洒到树上或其他物体上，当检测到异常时，能发出信号，对所在地区进行监测。Honeywell推出的LG1237是一种智能型绝压传感器，测量范围0.5～1000帕，使用寿命25年，使用温度-55～125℃，准确度优于±0.03%/FS。

无源化。传感器多为非电量向电量的转化，工作时离不开电源，在野外现场或远离电网的地方，往往用电池或太阳能供电，研制微功耗的无源传感器是必然的发展方向，既节省能源，又能提高系统寿命。

网络化。是指传感器在现场实现TCP/IP协议，使现场测控数据就近登临网络，在网络所能及的范围内实时发布和共享信息。要使网络化传感器成为独立节点，关键是网络接口标准化。截至2020年，已经有了有线网络化传感器和无线网络化传感器标准。无线传感器网络是由布设在无人值守的监控区内，具有通信与计算能力的微小传感器节点组成，根据环境自主完成指定任务的智能自治测控网络系统。无线传感器网络是一种测控网络。

规模化。加速形成传感器从研发到规模化生产的发展模式，揭示传感器规模化规律，成本、价格之间的辩证关系，传感器产品只有真正实现批量规模化生产才能形成一个产业。