什麼是感測器？一次搞懂工業感測器的原理與應用

什麼是感測器？感測器功能介紹 

 感測器（Sensor）是一種裝置，能夠偵測環境中的事件或變化，並將這些資訊轉換成機器可以處理的訊號。感測器通常由感測元件（Sensing Element）和轉換元件（Transducer）組成，可偵測如溫度、壓力等環境資訊，並將這些變化轉換成開關訊號供後續使用。 

換句話說，感測器不只是「測量」的工具，它同時也是一種訊號轉換器，負責將人眼看不見、人體感受不到的變化，變成機械能「理解」的語言。就像人類透過眼睛、耳朵等感官來感知世界，感測器就像是機器的「感官」。 

例如，光電感測器就像機器的眼睛，能判斷物體是否存在；溫度感測器則像皮膚，能感受環境的冷熱變化。透過這些感測器的回饋，機器才能進行精準的控制與自動判斷。 

感測器的工作原理是什麼？ 

基本運作原理 

感測器的基本運作原理可以分為三個步驟：輸入 → 轉換 → 輸出。首先，感測器會接收來自外界的物理量或化學量（例如光、溫度、壓力、距離等）作為輸入訊號。接著透過內部的感測元件與轉換元件，將這些訊號轉換為可被機器解讀的電信號。最後，這些輸出訊號會送往控制系統或處理單元，用於觸發後續的動作或進行數據分析。 

不同類型的感測器，其偵測原理也有所不同。舉例來說： 

• 光電感測器：利用光束遮斷或反射的變化來偵測物體是否存在 
• 超音波感測器：透過發射與接收高頻聲波，計算聲波往返時間來判斷距離 

訊號輸出形式 

在訊號輸出的形式上，感測器可分為類比輸出、開關輸出與通訊協定等三種。 

類比輸出會隨著測量值連續變化（如0–10V 或 4–20mA），適合需要精細控制的應用；而開關輸出則提供明確的開/關訊號（如0與1），適用於判斷有無、啟動或停止等邏輯控制情境；通訊協定透過下達指令取得測量值的連續變化，快速的二進制數據傳輸具備高度的抗雜訊干擾能力。 

感測器的種類繁多，可從三個面向來分類：按工作原理、按技術類型，以及按應用功能。這樣的分類方式不僅有助於我們掌握感測器背後的技術邏輯，也能根據不同的應用需求選擇合適的感測器。 

常見工業感測器種類與比較 

為了更清楚理解感測器的特性與應用方式，我們可以從以下三個角度切入，協助辨別與選型： 

依工作原理分類  

根據感測器如何偵測外部物理或化學變化來區分（如何「感知」外部世界)，又可再細分為： 

• 物理變化型感測器：利用材料的物理性質變化偵測外界環境，如：電阻式感測器（如熱敏電阻）、電容式感測器（如液位感測）、壓電式感測器（如震動偵測） 
• 波動訊號型感測器：透過波的發射與回收來偵測目標，包括：光電感測器、紅外線感測器（以光波為基礎）、雷射感測器（高精度光波應用）、超音波感測器（聲波應用）、雷達感測器（電磁波應用） 

依技術類型分類 

依感測器所採用的技術與材料來劃分，可針對特殊材料或製程，如： 

• MEMS感測器：使用微機電系統（Micro-Electro-Mechanical Systems）技術製造的感測器  
• 光纖感測器：利用光纖對光的折射、反射或干涉變化來偵測外界物理量  
• 生物感測器：結合生物分子（如酵素、抗體）與感測元件來偵測特定生物或化學物質 

依應用功能分類 

按照感測器偵測的目標或功能來劃分，是最貼近實際應用情境的分類方式： 

• 溫度感測器 
• 壓力感測器 
• 液位感測器 
• 距離感測器 
• 位置與位移感測器 
• 加速度感測器 

總結來說，一個感測器能從不同角度被歸類，因為「工作原理」是它怎麼偵測、「技術類型」是它怎麼做出來、「應用功能」是它用來做什麼。 

選擇感測器時應該注意什麼？六大考量因素

當我們在實際選擇感測器時，除了了解其原理與功能，更應根據應用現場的需求與限制進行全方位的評估。以下是幾項選型時不可忽視的重要考量：  

偵測距離與物體材質 

不同感測技術對距離與物體材質的感應特性不同，例如透明、反光或特殊材質可能需選用特定類型的感測器。 

工作環境條件 

使用環境是否存在灰塵、水氣、高溫、油霧或其他干擾物？需評估感測器是否具備相對應的防護等級（如IP等級）、耐熱、耐腐蝕等能力。 

檢測參數與測量範圍 

首先需明確感測器要偵測的物理量為何（如溫度、壓力、距離等），並確認其測量範圍是否涵蓋應用需求，同時留意是否存在盲區或最小可偵測距離等限制。 

精度與反應時間 

不同應用對精度與反應速度的要求不同，例如高精度設備監控或快速生產線控制，就需要選擇具備高解析度與快速反應的感測器。 

訊號整合需求與通訊介面 

是否需將數據即時整合至PLC、SCADA或其他系統平台？支援IO-Link、Modbus、EtherCAT等標準通訊協議的感測器可大幅提升整合效率與未來擴充彈性。 

成本與品牌穩定性 

由於感測器的可靠性關係到整體系統的長期運作穩定，除了產品單價，還需考量長期維護成本、技術支援的可獲性。應選擇具備良好防護等級並能適應特定產業要求的產品，例如食品加工業需符合法規對清洗與衛生的規範（如防水、抗化學腐蝕），重工業則需耐震、耐高溫等。選擇具有穩定供貨與售後服務的品牌，可降低後期的維護成本。 

選擇合適的感測器，不只是對產品規格表的比對，更是對應用現場需求、系統整合與未來維運的綜合判斷。選得對，能大幅提升整體設備效能與穩定性。 

工業感測器應用案例！到底能帶來哪些好處？ 

案例一：提升生產線效率，告別盲目維修 

飲料製造商利用感測器即時監控傳送帶馬達的溫度及震動，避免因馬達過熱導致的意外停機。蒐集的馬達溫度及震動數據可即時上拋到雲端進行分析，並在超出正常值時主動告警相關人員進行維修。 

案例二：電量監控助攻ESG目標，提升能源效率促永續經營 

各國政府及國際供應鏈日益重視永續及碳排議題。透過電流感測器精準監控工廠與設備的電力使用狀況，能即時掌握能源消耗，識別浪費或異常用電，提升能源效率，助力企業在激烈的市場競爭中維持合規優勢。 

案例三：自動化監控，提升物流作業效率與人員安全 

在物流倉儲中心，感測器被廣泛應用於監控貨物堆疊高度與位置、協助自動搬運機器人（AGV）精確導航，避免碰撞障礙物。此外，感測器也能與其他設備警整合，在發現異常堆疊或障礙物時，發出視覺與聽覺警報，即時通知現場人員進行處理，有效降低人員與設備之間的碰撞風險，保障作業人員的安全。 

這種整合自動化監控與安全警示的系統，不僅提升了物流作業的效率，也確保了人員在高風險環境中的安全，是智慧物流/工廠發展的重要一環。 

感測器是智慧工廠的基石，選對才能事半功倍 

感測器是工業4.0的基石，是實現數位轉型與智慧製造不可或缺的關鍵。從生產監控、設備預警，到環境偵測與品質管控，感測器讓機械設備擁有「感知」的能力。隨著企業越來越強調數據驅動（data-driven）的決策模式，感測器所提供的即時與精準資料，正是系統判斷與優化的依據。 

進一步來看，未來感測器的角色將不再只是單向蒐集數據，而是結合AI與物聯網（AIoT），扮演智慧運算的觸發點。透過邊緣運算、即時分析與自我調整，感測器不僅提供資訊，更能促成智慧回饋，預測異常、優化流程，甚至支援自動決策，真正讓生產系統朝向自主與敏捷邁進。 

美商邦納（Banner Engineering）多年來深耕工業自動化領域，提供穩定、可靠且多元的感測解決方案，協助企業轉型智慧工廠。不論是產線應用、機台設備選型，都有資深專家提供免費諮詢與試用服務，歡迎到邦納官網邦納官網了解更多 󠀠。 

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