物联网技术概论 教学课件 作者 季顺宁 第二章感知技术.ppt

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1、第二章授课教师：季顺宁感知技术2感知技术2.1嵌入式系统2.2传感器技术2.3无线传感器网络2.4RFID2.5条形码技术2.1嵌入式系统2.1.1嵌入式系统的概念2.1.2嵌入式系统的组成2.1.3嵌入式系统的应用2.1.1嵌入式系统的概念定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。基本要素:①嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境要求。嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的。②计算机：实现对象的智能化功能。嵌入式系统是将先进

2、的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。。③专用性：软、硬件按对象要求裁减。嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。物联网对嵌入式系统的要求:①嵌入式系统要协助满足物联网三要素，即信息采集、信息传递、信息处理。②嵌入式系统要满足智慧地球提出的“3I”，即仪器化、互联化、智能化（Instrumented、Interconnected、Intelligent

3、）。③嵌入式系统要满足信息融合物理系统CPS中的”3C”，即计算、通信和控制（Computation、Communication、Control）。嵌入式系统的特点:①系统内核小。②专用性强。③系统精简。　④高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。⑤嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。⑥嵌入式系统开发需要开发工具和环境。2.1.1嵌入式系统的概念2.1.2嵌入式系统的组成嵌入式系统一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，如图所示。2.1.3嵌入式系统的应用嵌入式系统技术应用领域可

4、以包括：1）工业控制2）交通管理3）信息家电4）家庭智能管理系统5）POS网络及电子商务6）环境工程与自然7）机器人2.2传感器技术2.2.1传感器的概念2.2.2传感器的组成2.2.3传感器的分类2.2.4常用传感器2.2.1传感器的概念定义：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。①传感器是测量装置，能完成检测任务。②它的输出量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等。③它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量

5、可以是气、光、电量，但主要是电量。④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。2.2.2传感器的组成传感器是能感受规定的被测量，并按一定的规律性换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件和转换电路组成，如图所示。敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量。能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信息并将其转变为电信息的特种电子元件。转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，抟换成电路参量。转换电路：上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2.2.3传感器的分类根据传感器应用原理分：为

6、物理传感器和化学传感器。按照传感器的作用分：压力敏和力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器等按照传感器的工作原理分：振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空传感器、生物传感器等。按输出信号标准可以将传感器分：模拟传感器、数字传感器、膺数字传感器、开关传感器。从所应用的材料传感器分为：①按照其所用材料类别来分：金属、聚合物、陶瓷、混合物；②按材料物理性质来分：导体、绝缘体、半导体、磁性材料；③按材料的晶体结构来分：单晶、多晶、非晶材料。按传

7、感器制造工艺可以分为：集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器等。2.2.4常用传感器1）电阻应变式传感器电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。应变式传感器的组成：弹性元件、应变片、附件（补偿元件、保护罩等），其原理如图所示。2.2.4常用传感器2）电容式传感器c=εs/d电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介电常数型三种变介质式电容式传感器变面积式电容传感器变间隙型电容传感器2.2.4常用传感器3）电感式传感器电感式传感器是基于电磁感应原理，它把被测量转化为电感量变化的一种装

8、置。按照转换方式的不同可分为自感式（包括可变磁阻式与涡流式）和互感式（差动变压器式）两种。自感式电感传感器主要有变间隙型、变面积型和螺管型。由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料制成。互感式传感器2.2.4常用传感器4）热电式传感器①热电偶热电偶作为温度传感器，测得与温度相应的热电动势，由仪表显示出温度值。它广泛用来测量-200℃~1300℃范围内的温度，特殊情况下，可测