在工程变形监测中，由于传统人工监测使用大地测量仪器方法受到监测频率、现场环境条件、人工费用等诸多方面的限制，随着现代传感、计算机信息、网络通讯、自动化、人工智能等科技的发展，使用传感器进行自动化监测相比传统大地测量仪器在人工投入方面大减少，还能满足监测的高频率、适时性、远程控制等方面的需求。
近些年来，使用信息化、自动化、智能化等技术进行各类工程的自动化变形监测越来越普遍，监测传感器的研发、生产、销售、应用等必将得到工程测量行业的广泛关注，现对传感器监测的一些基本知识进行汇总，以飨各位测友。
传感器作为信息时代的感知层，是海量数据的接收和传递信息的入口，是万物互联的重要基础。比如我们常用的手机，内置了定位、摄像、指纹、光纤、陀螺、温度气压等等众多的传感器。据国家标准GB7665，传感器的定义是：“能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。
传感器是一种元器件，是一种检测装置，既可以感知、采集和传输测量某种信息，还可以对信息进行处理、存储、显示、记录和控制等等。如果其自身状态具有一定的自诊断、自补偿、自适应以及双向通讯等功能，就可以称为智能传感器。
从传感器的定义来看，其和仪器设备不同，仪器设备是具有测量和控制功能的器具和装置的总称，一般具备“光、机、电”相结合，具有测量和检测、分析等综合功能一体化产品。传感器既可以是仪器设备的重要组成部分，也是仪器设备的核心和关键部件，传感器也可以独立使用。
一般由敏感元件、转换元件和变换电路三部分组成，有时还加上辅助电源。
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件是传感器的核心元件，以敏感元件的输出为输入，把感知的非电量转换为电信号输出。转换元件本身可以作为独立传感器使用，叫做元件传感器。
变换电路是把传感元件输出的电信号转换成便于处理、控制、记录和显示的有用电信号所涉及的有关电路。
机—电传感器、光—电传感器、热—电传感器、磁—电传感器、电化学传感器。
电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。
半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光纤传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。
传感器的特性有静态（稳态）特性和动态（瞬时）特性。
传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。
传感器的动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常
用阶跃响应和
频率响应
来
表示。
★线性度
：
指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。
定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。
★灵敏度
：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用S表示灵敏度。
★迟滞
：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。
★重复性
：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
★漂移
：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
★分辨力
：当传感器的输入从非零值缓慢增加时，在超过某一增量后输出发生可观测的变化，这个输入增量称传感器的分辨力，即最小输入增量。
★阈值
：当传感器的输入从零值开始缓慢增加时，在达到某一值后输出发生可观测的变化，这个输入值称传感器的阈值电压。
铁路工程线路长，路基、桥梁、涵洞、隧道工程量大，沿线复杂地质条件对工程建设影响大，此外铁路工程的施工对周边管道、桥梁等建筑物也会产生影响。为保证施工质量和施工安全，施工期间对构筑物支护结构、构筑物自身以及变形区内的地表、建筑物、管线等周边环境的变形监测；为满足线下工程构筑物变形评估的需要，在线下工程施工期间和竣工后对桥梁、路基、隧道等构筑物的变形监测；运营期间对受运营或周边建设影响的桥梁、路基、隧道等构筑物和受运营影响的周边地表、建筑物、管线等的变形监测。
在铁路施工建设和运营过程中，对建（构）筑物、基础设施等进行变形监测，是建设项目的一个必要环节，其目的是为项目的施工安全和运营安全提供监测预报以及为工程稳定性评估提供基础数据。随着自动化监测技术的发展，自动化监测技术和传感器应用在铁路工程监测中的市场和技术前景十分广阔。铁路工程监测中常用传感器概括起来有以下三大类：
★位移类传感器
：静力水准仪、位移计、测斜仪、倾角计、沉降计、伸缩仪、收敛仪、裂缝计等等。
★应力应变类传感器
：钢筋计、压力计、轴力计、应力计、爆破振动仪等等。
★环境类传感器
：温湿度计、气压计、雨量计、水位计、风速风向仪等等。
在自动化监测中传感器是重要的组成部分，起到关键的作用，没有传感器就不可能进行自动化监测。工程自动化监测的需求现实而迫切，工程中需要使用种类繁多、性能先进、测量可靠的传感器，传感器技术的发展反过来又促进自动化监测水平的不断提高。展望未来，传感器技术向着微型化、智能化、多功能化、网络化方向发展，将会更好地替代人工监测，为工程建设和管理提供更广泛的服务。
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知识点：传感器监测基础知识小汇总
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