Важнейшая функция системы сбора информации заключается в восприятии сведений о состоянии объекта или внешней среды и их обработке для ввода в ЭВМ. Технические средства и человек могут воспринимать только ту информацию, которая «материализована», т.е. превращена в доступное для измерений изменение параметров какой-либо физической среды или объекта. В качестве такой среды можно рассматривать воздушную среду, электрическое поле, магнитное поле; объектом может служить столбик ртути, кристалл пьезоэлемента и т.д. Параметрами могут служить цвет, геометрические размеры, величина напряжения и другие характеристики объектов. Эти величины принято называть носителями информации. Носитель с представленной на нем информацией называют сигналом. Таким образом, сигнал есть физическая величина, отображающая информацию.

О количестве и разнообразии входных физических величин можно судить по тому факту, что система единиц СИ включает в себя 6 единиц пространства и времени, 14 механических, 40 электрических и магнитных, 11 тепловых, 15 световых, 14 акустических, 11 единиц молекулярной физики и физической химии.

В настоящее время существует примерно следующее распределение доли измерений различных физических величин в промышленности: температура - более 50 %, расход вещества и механические величины (перемещение, сила, давление и др.) - по 15 %, количество, время и состав вещества - по 5 %, электрические и магнитные величины - менее 5 %.

В 1960 г. было принято решение о создании Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), которой были унифицированы основные конструкции датчиков. В ГСП все контролируемые величины разбиты на пять следующих групп: теплоэнергетические, электроэнергетические, механические величины, химический состав и физические свойства.

Теплоэнергетические величины: температура, давление, перепад давлений, уровень и расход.

Электроэнергетические величины: постоянные и переменные ток и напряжение, мощность (активная и реактивная), коэффициент мощности, частота и сопротивление изоляции.

Механические величины: линейные и угловые перемещения, угловая скорость, деформация, усилие, вращающие моменты, число изделий, твердость материалов, вибрация, шум и масса.

Химический состав: концентрация, состав, химические свойства.

Физические свойства: влажность, электропроводность, плотность, вязкость, освещенность и др.

Устройства, в которых первично преобразуется измеряемая физическая величина, называют первичными измерительными преобразователями (ПИП). Измерительные преобразователи (ИП) бывают с естественным и унифицированным выходными сигналами.

Естественный выходной сигнал формируется первичными ИП естественным путем и может представлять собой угол поворота, перемещение, усилие, сопротивление, напряжение, емкость и т.д.

Унифицированный сигнал - это сигнал определенной физической природы, изменяющийся в определенных фиксированных пределах независимо от вида измеряемой величины, метода и диапазона ее измерения. Для получения унифицированных аналоговых сигналов применяют ИП, называемые нормирующими.

Измерительные преобразователи можно классифицировать:

•  по виду измеряемой физической величины - различают ИП линейных и угловых перемещений, давления, температуры, концентрации вещества и т.д.;

•  по виду используемой энергии - электрические, механические, пневматические и гидравлические;

•  по соотношению между входной и выходной величинами:

-  преобразование неэлектрической величины в неэлектрическую (рычаги, редукторы, мембраны, пружины и т.д.);

-  преобразование неэлектрической величины в электрическую (потенциометры, термопары, емкостные и индуктивные ИП и др.);

-  преобразование одной электрической величины в другую (датчики тока, напряжения, фазочувствительные схемы и усилители);

•  по виду выходного сигнала - аналоговые (потенциальные, токовые, частотные, фазовые), дискретные (амплитудно-, время- и числоимпульсные и др.), релейные, с естественным или унифицированным выходным сигналом;

•  по характеру преобразования входной величины в выходную - параметрические, генераторные, компенсационные, частотные и фазовые.

Параметрические преобразователи - это преобразователи, в которых изменение входной неэлектрической величины преобразуется в изменение какого-либо электрического параметра выходной цепи (активного сопротивления, индуктивности, емкости). В них для получения сигнала требуется внешний источник энергии.

Генераторные преобразователи - это преобразователи, в которых входная величина преобразуется в ЭДС на выходе (датчики термоЭДС, пьезоэлектрические, фотоэлектрические, тахометрические и др.). В них формирование сигнала осуществляется за счет энергии самого сигнала.

Компенсационные преобразователи - это преобразователи, в которых входная величина (часто после предварительного преобразования) компенсируется другой величиной, имеющей ту же физическую природу. Для непрерывной компенсации осуществляется отрицательная обратная связь.

Частотные и фазовые преобразователи - это преобразователи, в которых различные физические величины на входе (перемещение, скорость, расход) изменяют частоту переменного тока, частоту следования импульсов или фазу.

ИП можно также классифицировать по конструктивному исполнению, по величине погрешности и по другим признакам.

Наибольшее распространение в системах автоматизации получили параметрические преобразователи неэлектрических величин в электрические. В общем случае такой преобразователь состоит из первичного измерительного преобразователя ПП (чувствительного элемента), преобразующего контролируемую величину x в величину х₁, удобную для измерения, и измерительного преобразователя П, в котором величина х₁ преобразуется в электрический сигнал у за счет подводимой извне энергии.

Устройство, которое, подвергаясь воздействию измеряемой физической величины, выдает эквивалентный сигнал, являющийся функцией измеряемой величины, называют датчиком. Другими словами, датчик преобразует один вид носителя информации в другой, обычно - в электрическую величину (напряжение, ЭДС или ток) или в параметр электрической цепи (импеданс, частота, фаза).