機電一體化技術(shù)及應(yīng)用 課件 4 傳感檢測技術(shù)

第五節(jié)測距傳感器第四節(jié)力、扭矩傳感器第三節(jié)速度、加速度傳感器第二節(jié)位移、位置傳感器第一節(jié)傳感檢測系統(tǒng)的作用及組成第四章傳感檢測技術(shù)第六節(jié)視覺傳感器第七節(jié)智能傳感器第八節(jié)微傳感器4.1.1傳感檢測在機電一體化中的作用獲取系統(tǒng)運行過程中所需的內(nèi)部和外部的各種參數(shù)及狀態(tài)，將這些非電量轉(zhuǎn)化成與被測物理量有確定對應(yīng)關(guān)系的電信號，并通過適當(dāng)處理（如變換、放大、濾波）后，將其傳輸?shù)胶罄m(xù)裝置中進(jìn)行顯示記錄或數(shù)據(jù)處理成產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。4.1.2傳感檢測系統(tǒng)的組成1.傳感器將機電一體化系統(tǒng)中被測對象的非電物理變化量轉(zhuǎn)換成對應(yīng)電量，從而為有效地控制機電一體化系統(tǒng)的動作提供信息。2.中間變換裝置將傳感器輸出的電量信號（如電阻、電容、電感等）轉(zhuǎn)換成更易于測量和處理的電壓或電流信號，并進(jìn)行適當(dāng)處理（阻抗變換、放大、濾波等），包括電橋、放大器、濾波器、調(diào)制解調(diào)器等。3.輸出接口將信號傳送至顯示記錄裝置、信息處理裝置和控制器等。4.2位移、位置傳感器位移測量—測量某一段距離的變化量；位置測量—確定被測物體是否到達(dá)或接近某一位置直線位移傳感器—電感式傳感器、電容式傳感器、差動變壓器式傳感器、感應(yīng)同步器、光柵、磁柵等角位移傳感器—光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器按檢測時被測對象與測量元件是否接觸分為接觸式（限位開關(guān)）和非接觸式（接近開關(guān)和光電開關(guān)）4.2.1光電開關(guān)主要部件為發(fā)光元件（如發(fā)光二極管）和受光元件（如光電元件）根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同，分為對射式、鏡反射式、漫反射式、槽式和光纖式等類型特點：體積小、可靠性高、響應(yīng)速度快、檢測精度高1.對射式光電開關(guān)又稱透射式或透光式，發(fā)光元件和受光元件相互分離且光軸相對放置。發(fā)光元件發(fā)出的光線直接進(jìn)入受光元件，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)光元件和受光元件之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。適用于不透明物體檢測。發(fā)光元件受光元件物體2.鏡反射式光電開關(guān)集發(fā)光元件和受光元件于一體，發(fā)光元件發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回受光元件，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。專用反射鏡光電元件物體3.漫反射式光電開關(guān)集發(fā)光元件和受光元件于一體，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，物體將發(fā)光元件所發(fā)射的足夠量的光線反射到受光元件，于是光電開關(guān)產(chǎn)生了開關(guān)信號。適用于表面光亮或反光率極高物體的檢測。光電元件物體4.槽式光電開關(guān)發(fā)光元件和受光元件分別位于U型槽的兩邊，形成一光軸。當(dāng)被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)量信號。適合檢測高速運動的物體，并且能分辨透明與半透明物體。物體發(fā)光元件受光元件4.2.2光電編碼器光學(xué)式角度—數(shù)字檢測元件。利用光電轉(zhuǎn)換原理將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量特點：體積小、精度高、工作可靠、接口數(shù)字化組成：碼盤、光電檢測裝置及測量電路分類：根據(jù)信號輸出形式不同分為增量式光電編碼器和絕對式光電編碼器。增量式編碼器對應(yīng)每個單位角位移輸出一個電脈沖，通過對脈沖計數(shù)即可實現(xiàn)角位移測量；絕對式編碼器則直接輸出碼盤上的編碼，從而檢測出絕對位置。

1.增量式光電編碼器

玻璃碼盤上沿圓周方向均布著n條狹縫，來自光源（發(fā)光二極管）的光線可以通過狹縫照射到光電元件（光敏二極管）上。當(dāng)碼盤繞其軸線回轉(zhuǎn)時，每轉(zhuǎn)過一條狹縫，光電元件所接收到的光信號就明暗變化一次，輸出的電信號也就強弱變化一次，經(jīng)測量電路放大、整形后，輸出一個矩形脈沖。

2.絕對式光電編碼器把被測轉(zhuǎn)角通過讀取碼盤上的圖案信息直接轉(zhuǎn)換成相應(yīng)代碼，故可直接輸出數(shù)字量。有光電式、接觸式和電磁式三種，光電式碼盤是目前應(yīng)用較多的一種。玻璃碼盤上刻的按二進(jìn)制規(guī)則排列的一系列透光區(qū)（白色區(qū)域，用1表示）和不透光區(qū)（黑色區(qū)域，用0表示），并均布在一些圓周（碼道）上。由內(nèi)向外有多個碼道，每一個碼道表示二進(jìn)制的一位：內(nèi)側(cè)碼道為高位，外側(cè)碼道為低位。于是，由內(nèi)至外構(gòu)成一個二進(jìn)制偏碼。4.2.3光柵1.光柵的種類與構(gòu)造（1）根據(jù)制造方法和光學(xué)原理不同—透射光柵、反射光柵透射光柵——以透光的玻璃為載體，利用光的透射現(xiàn)象進(jìn)行檢測反射光柵——以不透光的金屬（一般為不銹鋼）為載體，利用光的反射現(xiàn)象進(jìn)行檢測（2）據(jù)光柵的外形—長光柵（直線光柵，光柵尺）、圓光柵

4.2.3光柵1—主光柵；2—指示光柵；3—光電元件；4—光源主光柵和被測物體相連，隨被測物體的直線位移而產(chǎn)生位移主光柵和指示光柵的柵距相同，一般為4線/mm、10線/mm、25線/mm、50線/mm、100線/mm、200線/mm、250線/mm

2.光柵的工作原理主光柵和指示光柵平行安裝，并使二者傾斜一個較小的角度θ時，光柵上就會出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋（莫爾條紋）。當(dāng)主光柵隨執(zhí)行機構(gòu)左右移動時，莫爾條紋相應(yīng)地上下移動。利用光電元件檢測莫爾條紋的明暗變化，輸出二進(jìn)制代碼。莫爾條紋的移動方向和主光柵移動方向有確切的對應(yīng)關(guān)系，故便于辨別方向。

4.3速度、加速度傳感器實際上是一臺微型直流發(fā)電機。分類：根據(jù)定子磁極激磁方式的不同分為永磁式（用永久磁性材料做定子，并產(chǎn)生恒定磁場）和電磁式（利用繞在定子槽中的勵磁繞組來產(chǎn)生磁場）。原理：當(dāng)轉(zhuǎn)子在恒定磁場中旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組中產(chǎn)生交變的電動勢，再經(jīng)過換向器和電刷轉(zhuǎn)換為與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比的直流電動勢。

4.3.1直流測速發(fā)電機4.3.2光電式速度傳感器光電脈沖測速：物體以速度v通過光電池的遮擋板時，光電池輸出階躍電壓信號，形成兩個脈沖輸出，測出兩脈沖之間的時間間隔△t，則可測得速度為光電式轉(zhuǎn)速傳感器：由裝在被測軸（或與被測軸相連接的輸入軸）上的帶縫圓盤、光源、光電器件和指示縫隙圓盤組成。光源發(fā)出的光通過縫隙圓盤和指示縫隙盤照射到光電器件上。當(dāng)縫隙圓盤隨被測軸轉(zhuǎn)動時，由于圓盤上的縫隙間距與指示盤上的縫隙間距相同，因此圓盤每轉(zhuǎn)一周，光電器件便輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的電脈沖。根據(jù)測量時間t內(nèi)的脈沖數(shù)N，就可測得被測軸轉(zhuǎn)速為1—光源；2—透鏡；3—帶縫隙圓盤；4—指示縫隙盤；5—光電器件4.4力、扭矩傳感器電阻應(yīng)變式力傳感器基于電阻應(yīng)變效應(yīng)工作。當(dāng)粘貼有應(yīng)變片的彈性元件在受到力的作用時產(chǎn)生變形，應(yīng)變片將該應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路（電橋）最終輸出相應(yīng)的電壓或電流信號。彈性元件有柱式、梁式、環(huán)式、輪輻式等。

4.4.1力傳感器4.4.2扭矩傳感器1—驅(qū)動源；2—集流環(huán)；3—電橋；4—負(fù)載1.應(yīng)變式扭矩傳感器在扭矩作用下，轉(zhuǎn)軸表面產(chǎn)生主應(yīng)變（與所受到的扭矩成正比）。應(yīng)變式扭矩傳感器利用電阻應(yīng)變片來檢測主應(yīng)變，并通過電橋轉(zhuǎn)換輸出。

2.壓磁式扭矩傳感器

利用由具有壓磁效應(yīng)的鐵磁材料制成的轉(zhuǎn)軸在受到扭矩作用后應(yīng)力變化導(dǎo)致磁阻變化的現(xiàn)象來實現(xiàn)扭矩測量。繞有線圈的U型鐵芯A-A沿軸線方向、B-B沿垂直于軸線方向布置，其開口端與被測轉(zhuǎn)軸表面之間有1~2mm的空隙。A-A線圈中通以交流電流，形成穿過轉(zhuǎn)軸的交變磁場。在無扭矩時，交變磁場的磁力線與B-B線圈不交鏈，無感應(yīng)電勢產(chǎn)生，電橋仍處于平衡狀態(tài)，Uy=0。當(dāng)有扭矩作用在轉(zhuǎn)軸上時，部分磁力線與B-B線圈交鏈，并產(chǎn)生感應(yīng)電勢，電橋失去平衡，輸出電壓信號Uy（在一定范圍內(nèi)與扭矩呈線性）。3.磁電感應(yīng)式扭矩傳感器傳動軸的兩端分別安裝有磁分度圓盤A和A’，其旁邊各安裝一個磁頭B和B’，用于檢測兩圓盤之間的轉(zhuǎn)角差。當(dāng)無扭矩時，兩分度盤的轉(zhuǎn)角差為零；當(dāng)有扭矩作用在傳動軸上時，兩個磁頭分別檢測出驅(qū)動側(cè)圓盤和負(fù)載側(cè)圓盤的轉(zhuǎn)角差。利用轉(zhuǎn)角差與扭矩M成正比例的關(guān)系，即可測量出扭矩的大小。4.光電式扭矩傳感器利用轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)變形來測量扭矩。轉(zhuǎn)軸上固定兩個光柵圓盤。在轉(zhuǎn)軸未承受扭矩時，兩光柵盤的明暗區(qū)正好互相遮擋，無光線通過光柵照射到光電元件上，也無輸出。當(dāng)有扭矩作用后，轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，兩光柵相對轉(zhuǎn)過一個角度，部分光線透過光柵照射到光電元件上，并輸出信號，該輸出信號隨扭矩增大而增大，故可測得扭矩。1—光源；2—光電元件；3—光柵盤；4—轉(zhuǎn)軸4.5測距傳感器1.超聲波及其檢測原理超聲波——頻率高于20kHz的高頻振動波，人耳無法聽見傳播需要氣體、液體或固體等媒介方向性好，具有良好的穿透性在介質(zhì)中傳播時遵循幾何光學(xué)的基本規(guī)律，具有反射和折射等特性超聲波檢測原理——在掌握了某些非聲量的物理量（如密度、流量等）與描述超聲波介質(zhì)聲學(xué)特性的超聲量（聲速、衰減、聲阻抗）之間存在的直接或間接關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過超聲量的測定來測得被測物理量

4.5.1超聲波距離測量核心器件——超聲波發(fā)射器+超聲波接收器（超聲波探頭），均壓電材料的逆壓電效應(yīng)或鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)，分別將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能以及將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

檢測方式——脈沖法和多普勒頻移法。脈沖法更常用；當(dāng)發(fā)射器和反射器之間有相對移動時采用多普勒頻移法。

超聲波傳感器2.超聲波測距控制電路產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號并送給發(fā)射電路，經(jīng)放大后激勵超聲探頭而發(fā)射超聲波脈沖。該脈沖遇到被測物體，超聲波發(fā)生反射，反射回波則被另一個或同一個超聲探頭接收。假設(shè)超聲波在介質(zhì)中的傳播速度為v，在介質(zhì)界面的入射角為θ，同時測定超聲波從發(fā)射到接收的時間間隔為t，則被測距離d為

3.超聲波測距應(yīng)用——倒車?yán)走_(dá)

4.5.2激光測量距離1.激光特征高方向性激光可以集中在狹窄的范圍內(nèi)向特定的方向發(fā)射，即使在幾公里的距離其擴展范圍不到幾厘米。高單色性激光的頻率寬度比普通光的頻率寬度小10倍以上，因此激光是最好的單色光源。高亮度源于激光的定向發(fā)光。人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度最高（與太陽光的亮度不相上下），而紅寶石激光器的激光亮度超過氙燈幾百億倍。

2.激光測距原理激光的測距原理與超聲波測距相同，向被測目標(biāo)發(fā)射激光后，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光，同時測量激光在被測距離上往返一次所需要的時間t，即可求出距離d為3.激光測距方法脈沖式：利用脈沖光波，當(dāng)發(fā)射的光脈沖被目標(biāo)物體反射回來后，通過一個時間測量裝置直接測出激光往返的時間，進(jìn)而利用上式求出距離。相位式：用連續(xù)光波通過調(diào)制器使激光強度按調(diào)制信號隨時間而變化，測出該光波在時間t內(nèi)的相位變化，從而間接地計算出時間。4.6視覺傳感器定義：利用光電轉(zhuǎn)換原理，將被測物體的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號，即把入射到傳感器光敏單元上按空間分布的光強信號轉(zhuǎn)換為按時序串行輸出的電信號。特點：體積小，析像度高，功耗小，廣泛應(yīng)用于機器視覺、圖像處理、非接觸測量零件尺寸、形狀和損傷、瑕疵識別等領(lǐng)域類型：CCD視覺傳感器和CMOS視覺傳感器

1.CCD視覺傳感器CCD—利用內(nèi)光電效應(yīng)，由光敏單元集成的一種光電傳感器，集電荷產(chǎn)生、存儲、轉(zhuǎn)移和輸出為一體。CCD光敏單元的核心—MOS電容

4.6.1CCD和CMOS視覺傳感器工作過程：首先由光學(xué)系統(tǒng)將被測物體成像在CCD的受光面上，受光面下的許多光敏單元形成了許多像素點，這些像素點將投射到它的光強轉(zhuǎn)換成電荷信號并進(jìn)行存儲；然后在時鐘脈沖信號的控制下，讀取反映光強的被存儲電荷信號并順序輸出，從而完成了從光圖像到電信號的轉(zhuǎn)換過程。特點：體積小，輕便，響應(yīng)快，靈敏度高，穩(wěn)定性好，以光為媒介對任何地點的圖像進(jìn)行識別和檢測，數(shù)字化輸出

CCD視覺傳感器2.CMOS視覺傳感器CMOS—將光敏二極管、MOS場效應(yīng)管、MOS放大器和MOS開關(guān)電路集成在同一芯片上而成CMOS特點：集成度高，功耗低，體積小，生產(chǎn)成本低，抗干擾能力強，只需單一電源，容易與其他芯片整合，廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域（高速攝影、醫(yī)療、消費品）

CMOS視覺傳感器：由一個像素光電二極管和數(shù)種MOS晶體管構(gòu)成

4.6.2視覺傳感器的應(yīng)用1.工件尺寸測量通過透鏡將被測工件放大成像于CCD傳感器的光敏陣列上，由視頻處理器將CCD輸出信號進(jìn)行存儲和數(shù)字處理，并將測得結(jié)果進(jìn)行顯示或判斷，從而實現(xiàn)對工件形狀和尺寸的非接觸測量。4.6.2視覺傳感器的應(yīng)用2.熱軋板材寬度測量1—激光器；2—CCD線陣傳感器；3—光源；4—板材；5—軋輥兩個CCD線陣傳感器布置于熱軋板材的上方，板端的一小部分處于傳感器的視場內(nèi)，依據(jù)幾何光學(xué)的方法可以分別測出寬度l1、l2，在兩個傳感器視場寬度lm已知的情況下，可以根據(jù)傳感器的輸出計算出板材的寬度l。圖中最右側(cè)的CCD傳感器是用來攝取激光器在板材上的反射光像，其輸出信號用于補償因板厚變化而造成的測量誤差。4.7智能傳感器1.智能傳感器的概念目前尚無統(tǒng)一的定義。早期只是簡單地強調(diào)在工藝上將傳統(tǒng)的傳感器與微處理器緊密結(jié)合，認(rèn)為將傳感器的敏感元件及其信號調(diào)理電路與微處理器集成在一塊芯片上即構(gòu)成智能傳感器。隨著傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸認(rèn)識到傳感器與微處理器的結(jié)合如果沒有賦予智能，只能是微機化的傳感器，而非真正意義上的智能傳感器。

4.7.1智能傳感器的定義與特點智能傳感器是一種帶有微處理器的傳感器，是傳感器和微處理器賦予智能的結(jié)合，兼具信息檢測、信息處理、信息記憶、邏輯思維與判斷等功能，是傳感器、計算機和通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。4.7.2智能傳感器的基本組成與基本功能1.智能傳感器的基本組成主要由傳感器、微處理器（或微型計算機）及相關(guān)電路組成。其中，微處理器是智能傳感器的核心，它充分發(fā)揮各種軟件的功能，賦予傳感器以智能，使傳感器的性能大大提高。傳感器將被測對象的非電量信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，經(jīng)信號調(diào)理電路進(jìn)行放大、濾波、阻抗變換以及輸入接口的A/D轉(zhuǎn)換后，送到微處理器對接收信號進(jìn)行計算、存儲以及數(shù)據(jù)處理。微處理器一方面通過反饋回路對傳感器和信號調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對測量過程的調(diào)節(jié)和控制；另一方面將處理結(jié)果傳送到輸出接口，經(jīng)接口電路處理后按需要的格式輸出。2.智能傳感器的基本功能（1）在自我完善能力方面，具有自校正、自校零、自校準(zhǔn)功能，以改善傳感器的靜態(tài)性能，提高傳感器的靜態(tài)測量精度；具有智能化頻率自補償功能，以提高傳感器響應(yīng)速度，改善其動態(tài)特性；具有多信息融合功能，從而抑制交叉敏感，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。（2）在自我管理和自適應(yīng)能力方面，具有自檢驗、自診斷、自尋故障、自恢復(fù)功能；具有判斷、決策、自動切換量程功能。

（3）在自我辨識和運算處理能力方面，具有從噪聲中辨識微弱信號及消噪功能；具有多維空間的圖像辨識與模式識別功能；具有數(shù)據(jù)的自動采集、存儲、記憶與信息處理功能。（4）在交互信息能力方面，具有雙向通信、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出以及人—機對話等功能。

4.7.3智能傳感器的分類與基本形式1.智能傳感器的分類（1）模塊式智能傳感器將微處理器、信號處理電路、輸入/輸出電路、顯示電路和傳感器做成互相獨立的模塊，并裝配在同一殼體內(nèi)。集成度不高、體積較大，但是較為實用。（2）混合式智能傳感器將各組成部分以不同的組合方式集成在幾個芯片上，然后裝配在同一殼體內(nèi)。是目前智能傳感器的主要類型。（3）集成式智能傳感器利用集成電路工藝和微機械技術(shù)將傳感器敏感元件與功能強大的電子線路集成在同一芯片上（或二次集成在同一外殼內(nèi)），集成度高、體積小、成本低、功耗低、速度快、可靠性好、測量精度高、功能強。是當(dāng)前研究熱點和主要發(fā)展方向。

2.智能傳感器的基本形式（1）初級形式在組成環(huán)節(jié)中沒有微處理器，僅僅包含敏感元件、補償電路（如溫度補償、線性補償?shù)龋?、校正電路和信號調(diào)理電路。最早期形式，智能含量還較低，而且智能化功能的實現(xiàn)依靠硬件電路來完成。（2）中級形式在組成環(huán)節(jié)中必須包含微處理器。功能大大增強，性能顯著提高。智能化主要由強大的軟件來實現(xiàn)。（3）高級形式集成度進(jìn)一步提高，敏感單元實現(xiàn)多維陣列化，同時配備有更強大的信息處理軟件，具有更高級的智能化功能。是真正意義上的智能傳感器。4.8微傳感器采用微電子機械加工技術(shù)制作的、芯片特征尺寸為微米級的各類傳感器的總稱。利用微細(xì)加工技術(shù)，將電子、機械、光學(xué)等部件集成在微小空間內(nèi)，形成具有一定智能的優(yōu)化復(fù)雜系統(tǒng)。特點：（1）微型化和輕量化利用微機電系統(tǒng)技術(shù)，敏感元件尺寸大多為微米級甚至亞微米級，使傳感器整體尺寸大大減?。蛇_(dá)亞微米級），尺寸精度可達(dá)納米級，體積只有常規(guī)傳感器的幾十分之一乃至百分之一，重量一般在幾十克乃至幾克。

4.8.1微傳感器及其特點（2）集成化和多功能化

利用半導(dǎo)體工藝實現(xiàn)集成化包括：將傳感器與后級電路（如運算放大電路、溫度補償電路等）及微執(zhí)行器等集成在一起，實現(xiàn)一體化；將同類傳感器集成于同一芯片上，構(gòu)成陣列式傳感器；將不同的微傳感器集成在一起而構(gòu)成新的傳感器。結(jié)構(gòu)的集成化勢必帶來功能的多樣化。如將應(yīng)變片和溫度敏感元件以及處理電路集成在同一個硅片上，可同時測量壓力和溫度并實現(xiàn)溫度補償。

（3）高精度和高壽命微傳感器封裝后可擺脫熱膨脹、撓曲和噪聲等因素的不利影響，可在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。大量智能材料和智能結(jié)構(gòu)的使用大大提高系統(tǒng)的測量精度、抗干擾能力、可靠性及使用壽命。（4）低成本和低功耗批量化生產(chǎn)使得單件傳感器的制造成本顯著降低。在完成相同的工作時，微機械所消耗的能量僅為傳統(tǒng)機械的十幾分之一或幾十分之一，功耗可達(dá)毫瓦級乃至更低的水平。

4.8.2微傳感器和傳統(tǒng)傳感器的區(qū)別

1.設(shè)計和加工方法不同傳統(tǒng)傳感器—先提出設(shè)計方案和裝配圖，再逐步分解，設(shè)計并加工每個零件，最后將制作好的各個零件組裝調(diào)試，完成整機裝配。微傳感器—由于尺寸微小，零部件加工和裝配都很困難，傳統(tǒng)的設(shè)計、加工和裝配方法會使得批量生產(chǎn)變得十分困難，導(dǎo)致成本大幅度提高，難以實現(xiàn)商品化。某些情況對傳統(tǒng)傳感器來說很簡單，而對于微傳感器就很困難，如引線設(shè)計和制作（傳感器需要布設(shè)電流線和信號線，而常規(guī)的最細(xì)引線也可能與微傳感器的尺寸相似）。2.控制方法和工作方式不同傳統(tǒng)傳感器—手動操作和人工分析（器件的電源啟動、數(shù)據(jù)的顯示控制和分析提取等）。微傳感器—通過遙感或自動模式工作，而且一般不與外部環(huán)境直接耦合，以電、磁、光、聲等信號作為輸出。3.應(yīng)用環(huán)境不同傳統(tǒng)傳感器—尺寸較大，對環(huán)境溫度、濕度、灰塵等的變化較不敏感。微傳感器—工作空間極小，且易受到環(huán)境影響（10μm的灰塵就可能阻擋微光學(xué)傳感器的光源，從而影響傳感器的正常使用）。4.力學(xué)性能和物理特性不同微傳感器的微小尺度會使其表現(xiàn)出與宏觀傳感器迥異的現(xiàn)象。尺寸微小化對材料的力學(xué)性能（強度、剛度、彈性等）會產(chǎn)生很大影響（美國伯克利大學(xué)20um的多晶硅螺旋彈簧，彈性超過普通硅片，甚至優(yōu)于金屬彈簧）。尺寸微小化所引起的力尺度效應(yīng)也會使系統(tǒng)的物理特性發(fā)生變化。當(dāng)