无线传感器网络课件第二章.ppt

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1、第2章微型传感器的基本知识12.1传感器概述1、传感器的定义和作用传感器网络的终端探头通常代表了用户功能需求，终端传感器技术是支撑和最大化网络应用性能的基石，为网络提供了丰富多彩的业务功能。什么是传感器？一般来说能够把特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号（电信号、光信号等）的器件或装置，我们把它称为传感器。2传感器是生物体感官的工程模拟物；反过来，生物体的感官又可以看作是天然的传感器。随着数字化和信息技术与机械装置的融合，传感器和执行器已经开始实现数据共享、控制功能和控制参数协调一体化，并通过现场总线与外部连接

2、。随着基础自动化控制功能的重新分配，许多计算机控制功能下放到传感器和执行器中完成，如参数检测、控制、诊断和维护管理等。传感器的作用类似于感觉器官，是实现测试与控制的首要环节。32、传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号。转换电路对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的基本转换电路可安装在传感器壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上，构成集成传感器。4传感器接口技术各

3、种物理量用传感器将其变成电信号，经由诸如放大、滤波、干扰抑制、多路转换等信号检测和预处理电路，将模拟量的电压或电流送A/D转换，变成数字量，供计算机或者微处理器处理。53、传感器的分类按被测量与输出电量的转换原理划分，可分为能量转换型和能量控制型两大类。能量转换型传感器直接将被测对象（如机械量）的输入转换成电能。包括压电式传感器、磁电式传感器、热电偶传感器等。6能量控制型传感器直接将被测量转换成电参量（如电阻等），依靠外部辅助电源才能工作，并且由被测量控制外部供给能量的变化。属于这种类型的传感器包括电阻式、电感式、电容式等。7传感器按测量原理分类

4、，主要有物理和化学原理，包括电参量式、磁电式、磁致伸缩式、压电式和半导体式等。执行器按控制系统要求，应具备高精确度控制和快速响应的能力，主要有电动执行器、气动执行器、液压执行器、压电陶瓷执行器和纳米执行器等。按被测量的性质不同划分为位移传感器、力传感器、温度传感器等。8按输出信号的性质可分为开关型（二值型）、数字型、模拟型。数字式传感器能把被测的模拟量直接转换成数字量，它的特点是抗干扰能力强、稳定性强、易于微机接口、便于信号处理和实现自动化测量。92.2常见传感器的类型介绍1、能量控制型传感器能量控制型传感器将被测非电量转换成电参量，在工作过程中

5、不能起换能作用，需从外部供给辅助能源使其工作，所以又称作无源传感器。电阻式、电容式、电感式均属这一类型。102、能量转换型传感器能量转换型传感器感受外界机械量变化后，输出电压、电流或电荷量。可以直接输出或放大后输出信号，传感器本身相当于一个电压源或电流源，因而这种传感器又叫做有源传感器。压电式、磁电式和热电式传感器等均属这一类型。113、光敏传感器光敏传感器是一种感应光线强弱的传感器。当感应到光强度不同时，光敏探头内的电阻值就会有变化。常见的光敏传感器有光电式传感器、色敏传感器、CCD图像传感器和红外/热释电式光敏器件等。将光量转换为电量的器件称

6、为光电传感器或光电元件。124、气、湿敏传感器气敏传感器是一种能将检测到的气体成分和浓度转换为电信号的传感器。半导体气敏传感器广泛应用于可燃性气体的探测与报警，以预测灾害性事故的发生。135、集成与智能传感器集成传感器是将敏感元件、测量电路和各种补偿元件等集成在一块芯片上，具有体积小、重量轻、功能强和性能好的特点。常用集成传感器有集成温度传感器、集成压力传感器、集成霍尔传感器等。若将几种不同的敏感元件集成在一个芯片上，可以制成多功能传感器，可同时测量多种参数。14智能传感器（SmartSensor）是在集成传感器的基础上发展起来的，是一种装有微处

7、理器的、能够信息处理和信息存储以及逻辑分析判断的传感器系统。智能传感器利用集成或混合集成的方式将传感器、信号处理电路和微处理器集成为一个整体。智能传感器与传统传感器相比，具有如下几个特点：（1）具有自动调零和自动校准功能。（2）具有判断和信息处理功能，对测量值进行各种修正和误差补偿。（3）实现多参数综合测量。（4）自动诊断故障。（5）具有数字通信接口，便于与计算机联机。152.3传感器的一般特性和正确选型2.3.1传感器的一般特性传感器的正确选用是保证不失真测量的首要环节，因而在选用传感器之前，掌握传感器的基本特性是必要的。1、灵敏度传感器的灵敏

8、度高，意味着传感器能感应微弱的变化量，即被测量有一微小变化时，传感器就会有较大的输出。但是，在选择传感器时要注意合理性，因为一般来讲，传