传感器与变送器的区别：从技术定义到工程应用的系统解析

在工业自动化、过程控制与仪表系统中，“传感器”和“变送器”是出现频率极高的两个术语。

在实际交流与应用中，二者常常被混用，甚至被认为是同一种设备的不同叫法。但从技术定义、信号形式以及工程应用层级来看，传感器与变送器既密切相关，又存在本质差异。

正确理解二者的区别，是进行仪表选型、系统设计和故障分析的重要基础。

从热工与过程仪表角度理解传感器与变送器

传感器与变送器本质上都源于热工与自动化仪表体系。

如果从字面上拆解“传感器”一词，其技术内涵会更加清晰：

感：对被测物理量的感知
转：将感知到的物理量进行能量或形式转换
传：将转换后的信号传输至后级系统

从技术逻辑上看，感知是基础，转换是手段，传输是目的。

传感器的定义与技术内涵

国家标准对传感器的定义

根据国家标准 GB7665—87 的定义：

传感器是能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

这一定义强调了传感器的三个核心特征：

能够感受被测物理量
能够按照确定规律进行转换
输出为“可用信号”，但不限定为标准信号

传感器的基本组成

从结构与功能角度看，传感器通常由两部分构成：

敏感元件
直接与被测介质或对象接触，用于感知温度、压力、液位、流量及气体成分等非电物理量。

转换元件
将敏感元件产生的物理变化转换为电信号或其他形式的信号。

常见的传感器输出信号包括：

2.0 mV/V
3.33 mV/V
电阻或电容变化量
频率信号等

这些信号通常具有幅值小、非标准化的特点，难以直接用于远距离传输或直接接入控制系统。

变送器的定义与功能定位

变送器的标准定义

根据国家标准及《中国大百科全书》的解释：

输出为规定标准信号的装置称为变送器。

变送器是输出为标准信号的传感器。

由此可见，变送器并不是独立于传感器之外的概念，而是在传感器基础上进一步发展的产品形态。

变送器的核心功能

变送器的主要任务包括：

接收来自传感器的非标准或微弱信号
对信号进行放大、线性化、补偿与隔离
输出统一的、适合远距离传输的标准信号

工业中常用的标准输出信号包括：

4–20 mA
0–5 V
0–10 V
1–5 V
0.5–4.5 V

其中，4–20 mA 电流信号因其抗干扰能力强、适合远距离传输，成为流程工业中应用最广泛的标准信号形式。

传感器与变送器的本质区别

功能层级的区别

传感器侧重于物理量的感知与初级转换
变送器侧重于信号的标准化处理与工程传输

可以理解为：

传感器解决“测得准不准”，
变送器解决“传得远、用得稳”。

输出信号形式的区别

传感器输出信号通常具有以下特点：

非标准
幅值小
易受干扰

而变送器输出信号则具备：

标准化
信号强度高
适合远距离传输

在工程现场，控制系统通常只接收变送器信号，而不直接接收裸传感器信号。

接线方式与供电形式的区别

传感器在供电与接线方式上更为多样：

二线制
三线制
四线制
有源或无源输出

变送器则主要采用两线制供电与信号复用方式，即供电电源与输出信号共用同一回路，便于系统集成与现场布线。

在仪表系统中的角色定位

在自动化系统中，传感器与变送器均属于一次仪表，负责现场信号的获取与转换。

二次仪表（如显示仪、PLC、DCS、记录仪等）则用于：

信号显示
控制运算
报警与联锁
数据存储与分析

当传感器与信号调理电路集成在同一设备中，并直接输出标准信号时，这类设备通常被称为一体化变送器或智能变送器。

智能变送器的发展趋势

随着电子技术与数字通信的发展，现代变送器已不再只是简单的信号放大设备。

以 Nexisense 智能变送器为代表的产品，通常具备以下特征：

高精度 A/D 转换
数字补偿与自诊断功能
参数可配置
4–20 mA 叠加数字通信信号

这种一体化结构，使设备同时具备一次仪表的数据采集能力和部分二次仪表的智能处理能力。

工程选型中的实际意义

在工程实践中，选择传感器还是变送器，通常取决于以下因素：

信号传输距离
系统抗干扰要求
控制系统接口类型
现场环境与维护条件

对于绝大多数工业现场而言，直接选用标准输出的变送器，是更加稳定、可靠的解决方案。

常见问题解答（FAQ）

传感器可以直接接入 PLC 吗？
一般不建议。大多数传感器输出为非标准、微弱信号，需要经过变送器或信号调理模块处理后再接入 PLC。

变送器一定包含传感器吗？
是的。变送器本质上是在传感器基础上集成了信号处理与标准化输出电路。

总结

传感器与变送器并非对立概念，而是同一测量链路中不同功能层级的技术单元。

传感器负责感知与初级转换
变送器负责标准化输出与工程应用

在现代工业自动化系统中，二者往往以一体化形式存在。

正确理解传感器与变送器的区别与联系，不仅有助于仪表选型与系统设计，也能显著提升系统的稳定性与可维护性。

对于追求可靠性与工程效率的应用场景而言，采用成熟、标准化的 Nexisense 变送器产品，是构建稳定测量系统的重要基础。