物聯(lián)網(wǎng)中的 傳感器技術課件

P1物聯(lián)網(wǎng)基礎教程馬靜唐四元王濤主編mailto:tangsiyuan@,Mobile:P2第4章

傳感器技術P3

123本章核心要點傳感器的基本概念、定義，分類常用傳感器的原理、性能、參數(shù)MEMS傳感器組成和典型的MEMS傳感器無線傳感器網(wǎng)組成和工作原理無線傳感器體系結構P52.傳感器分類按照工作機理可以分為物性傳感器和結構型傳感器兩大類。1、物性傳感器利用外界信息使材料本身的固有性質(zhì)發(fā)生變化，通過檢測性質(zhì)的變化來檢測外界信息。

物理傳感器：

化學傳感器：

生物傳感器：4.1傳感器P62.傳感器分類按照工作機理可以分為物性傳感器和結構型傳感器兩大類。2、結構型傳感器利用外界信息使一些元件的結構(如彈簧)發(fā)生形變、通過測量結構的變化來檢測被測對象，如用金屬的伸縮來感知溫度等等4.1傳感器P72.傳感器分類按照信息的傳遞方式可以分為直接型和間接型傳感器。

直接型傳感器間接型傳感器4.1傳感器P93.傳感器的應用與發(fā)展

在工農(nóng)業(yè)、國防、航空、航天、醫(yī)療衛(wèi)生和生物工程等各個領域中

人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，如家電中溫度、濕度的測控、音響系統(tǒng)、電視機和電風扇的遙控、煤氣和液化氣的泄漏報警、路燈的聲控等等都離不開傳感器。4.1傳感器P103.傳感器的方向發(fā)展高精度，且數(shù)值化。智能化。微型化，集成化。4.1傳感器P114.常見傳感器原理熱敏元件及溫度傳感器。4.1傳感器P134.常見傳感器原理光傳感器及光敏元件。4.1傳感器P144.常見傳感器原理氣敏傳感器及氣敏元件4.1傳感器半導體氣敏元件有N型和P型之分。N型在檢測時阻值隨氣體濃度的增大而減??；P型阻值隨氣體濃度的增大而增大。利用SnO2金屬氧化物半導體氣敏材料，通過顆粒超微細化和摻雜工藝制備SnO2納米顆粒，并以此為基體摻雜一定催化劑，經(jīng)適當燒結工藝進行表面修飾，制成旁熱式燒結型CO敏感元件，能夠探測0.005%～0.5%范圍的CO氣體P154.常見傳感器原理氣敏傳感器及氣敏元件4.1傳感器氣敏元件的參數(shù)主要有：加熱電壓、電流，測量回路電壓，靈敏度，響應時間，恢復時間，標定氣體（0.1%丁烷氣體）中電壓，負載電阻值等。P174.常見傳感器原理力敏傳感器和力敏元件4.1傳感器當半導體材料受到應力作用時，其晶格間距就會發(fā)生變化，使得其電阻率發(fā)生變化現(xiàn)象稱為壓阻效應。壓阻效應被用來制成各種壓力、應力、應變、速度、加速度傳感器，把力學量轉換成電信號。P184.常見傳感器原理超聲波傳感器4.1傳感器超聲波傳感器有壓電式、磁致伸縮式、電磁式等。在檢測技術中最常用的是壓電式。壓電式換能器是利用電致伸縮現(xiàn)象制成的，在壓電材料切片上施加交變電壓，使它產(chǎn)生電致伸縮振動而產(chǎn)生超聲波。P194.常見傳感器原理超聲波傳感器4.1傳感器P215.光纖傳感器和MEMS傳感器光纖傳感器4.1傳感器P225.光纖傳感器和MEMS傳感器MEMS傳感器4.1傳感器P235.光纖傳感器和MEMS傳感器微傳感器和微執(zhí)行器4.1傳感器P255.光纖傳感器和MEMS傳感器典型的MEMS產(chǎn)品4.1傳感器（1）．微型齒輪。（2）．微型馬達。（3）．微型渦輪。（4）．微型光學元件P261.概述4.2無線傳感器網(wǎng)絡無線傳感器網(wǎng)絡（WirelessSensorNetworks，WSN）無線傳感器網(wǎng)絡就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡的網(wǎng)絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者P272.無線傳感器網(wǎng)絡的體系結構4.2無線傳感器網(wǎng)絡P293.傳感器節(jié)點的結構4.2無線傳感器網(wǎng)絡傳感器節(jié)點由四部分組成：傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊P304.無線傳感器網(wǎng)絡的特征4.2無線傳感器網(wǎng)絡電源能量有限通信能量有限計算能力有限網(wǎng)絡規(guī)模大，分布廣自組織、動態(tài)性網(wǎng)絡以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡應用相關的網(wǎng)絡P315.無線傳感網(wǎng)絡協(xié)議棧4.2無線傳感器網(wǎng)絡P326.無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議4.2無線傳感器網(wǎng)絡三種典的MAC協(xié)議：傳感器協(xié)議(Sensor-MAC,S-MAC)、分布式能量意識協(xié)議（DistributedEnergy-awareMAC，DE-MAC）協(xié)調(diào)設備協(xié)議(MediationDevice-MAC，MD-MAC)。P337.無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議4.2無線傳感器網(wǎng)絡路由要實現(xiàn)兩個基本功能：確定最佳路徑和通過網(wǎng)絡傳輸信息。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩酱嬗诼酚杀?，由路由算法初始化并負責維護。P348.無線傳感器網(wǎng)絡的操作系統(tǒng)4.2無線傳感器網(wǎng)絡無線傳感器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，是管理和操作設備的系統(tǒng)軟件支持。它不僅具有傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能，負責管理系統(tǒng)中的軟硬件資源，為用戶提供應用開發(fā)和運行的平臺，而且其在資源管理、體系結構、功耗管理等方面具有獨特的特點。。P359.無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點定位4.2無線傳感器網(wǎng)絡GPS是目前應用得最廣泛最成熟的定位系統(tǒng)。但是定位適應于無遮擋的室外環(huán)境，用戶節(jié)點通常能耗高，體積大，成本也比較高，需要固定的基礎設施等，這使得它不適用于低成本自組織的無線傳感器網(wǎng)絡。。P3610.無線傳感器網(wǎng)絡的關鍵技術4.2無線傳感器網(wǎng)絡還面臨下列關鍵技術需要解決：網(wǎng)絡拓撲管理網(wǎng)絡安全時間同步技術數(shù)據(jù)融合。P3711.無線傳感器網(wǎng)絡的應用4.2無線傳感器網(wǎng)絡目前無線傳感器網(wǎng)絡的應用主要集中在以下領域：環(huán)境的監(jiān)測和保護醫(yī)療護理軍事領域目標跟蹤其它應用。P38本章小結本章介紹了兩個內(nèi)容，一是傳感器，二是無線傳感器網(wǎng)絡。對于傳感器，首先介紹了基本概念、定義、分類，重點介紹常用傳感器的原理和MEMS傳感器原理。對于無線傳感器網(wǎng)，從網(wǎng)絡組成和工作原理、節(jié)點結構、網(wǎng)絡協(xié)議、操作系統(tǒng)、關鍵技術及各類應用等進行了詳盡的介紹。P39思考題1. 傳感器有哪幾種基本的分類形式？2. 按照人的感覺系統(tǒng)分類，傳感器有哪幾種類型？3. 簡述新型傳感器的發(fā)展方向。4. 簡述半導體熱敏電阻的工作原理。5. 簡述半導體氣敏傳感器的