物联网概论 教学课件 作者 卢建军 物联网概论第三章.ppt

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1、物联网导论当今社会的是信息化的社会。在信息时代，人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发、获取、传输与处理。尤其在物联网中，系统需要感知各种各样物的信息，而如何识别这些物的信息，作为物联网前端的传感器发挥了巨大的作用。传感器是获取自然领域中非电属性信息的主要途径与方法，是现代科学的中枢神经系统。传感器是指那些对被测对象的某一特定属性具有感受(或响应)与检测功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器是获第三章物联网传感技术物联网导论取自然领域中非电属性信息的主要途径与方法，是现代科学的中枢神经系统。传感器是指那些对被测对象的某一特定属

2、性具有感受(或响应)与检测功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的各种信号。伴随着物联网术的不断发展，现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的空间，发展前景十分广阔。物联网导论学习重点：1、掌握物联网传感器定义、组成以及各种常用传感器的原理2、掌握物联网检测技术中的压力和温度检测技术3、掌握无线传感器网络的定义、体系结构及其设计方法物联网导论3.1物联网传感器技术传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转

3、化成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。广义地讲，传感器是获取和转换信息的装置。一般由敏感元件、转换元件、信号调节与转换电路组成，有时还要提供辅助电源。传感器作为重要的检测器件，种类繁多，但可以按照不同的分类标准分类，例如按输入量可分为温度、压力、位移、速度、加速度、湿度、声压、噪声、浓度、PH值等。下面对传感器的概念、原理、常用传感器以及传感器新技术进行介绍。物联网导论传感器是一种以一定精度把被测量（主要是非电量）转化为与之有确定关系、便于应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置，传感器的这一描述确立了传感器的基本组成及结构。3.1.1传感器的定义、组

4、成与分类物联网导论1、传感器的定义通常传感器又被称为变换器、转换器、检测器、敏感原件、换能器。传感器是一种能把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。应当指出，这里所谓的“可用信号”是指宜于处理、传输的信号，一般为电信号，如电压、电流、电阻、电容、频率等。物联网导论2、传感器的组成当前，由于电子技术、微电子技术、电子计算机技术的迅速发展，使电学量有了易于处理、便于测量等特点，因此传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还加上辅助电源，其典型组成如图3-1所示。物联网导论图3-1传感器

5、的组成物联网导论1)敏感元件敏感元件（SensitiveElement）直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种物理量的元件。敏感元件位于传感器系统的前端，直接接触各种实际测量的特定环境，敏感元件的某些属性会随着特定环境的变化而变化，通过敏感原件的属性的这个特点，为后续的系统提供数据。物联网导论2）转换元件转换元件（TransductionElement）是传感器的核心元件，它以敏感元件的输出为输入，把感知的非电量转换为电信号输出。转换元件本身可作为一个独立的传感器使用。这样的传感器一般称为元件传感器。元件传感器结构如下图所示。例如，电阻应变片在作应变测量时，

6、就是一个元件传感器，它直接感受被测量——应变，输出与应变有确定关系的电量——电阻变化。元件式传感器如图3-2所示。图3-2元件式传感器物联网导论变换电路（TransductionCircuit）将上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。实际上，有些传感器很简单，仅由一个敏感元件（兼作转换元件）组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器不止一个，要经过若干次转换，较为复杂，大多数是开环系统，也有些是带反馈的闭环系统。3）变换电路物联网导论传感器的优劣，一般通过若干个性能指标来表示。除了在一般检测系统中所用的特征参数如灵敏度、线性度、分辨率、准确度、频率

7、特性等特性外，还常用阈值、漂移、过载能力、稳定性、可靠性以及与环境相关的参数、使用条件等。3、传感器的性能参数及要求物联网导论使用频率范围：指灵敏度随频率而变化的量值不超出给定误差的频率区间。其两端分别为频率下限和上限。为了测量静态机械量，传感器应具有零频率响应特性。传感器的使用频率范围，除和传感器本身的频率响应特性有关外，还和传感器安装条件有关（主要影响频率上限）。物联网导论动态范围：动态范围即可测量的量程，是指灵敏度随幅值的变化量不超出给定误差限的输入机械量的幅值范围。在此范围内，输出电压和机械输入量成正比，所以也称为线性范围。相移：指输入简谐振