吴功宜-物联网工程导论第3章传感器与无线传感器网络概要.ppt

3.3.3 无线传感器网络特点与结构 无线传感器网络特点: 网络规模 自组织网络 拓扑结构的动态变化 以数据为中心 * 无线传感器网络的基本结构 无线传感器网络节点类型: 传感器节点 汇聚节点 管理节点 * * Nankai University * 欢迎辞 * 欢迎辞 * 吴功宜 吴英 编著 《物联网工程导论》 第3章 传感器、传感网与无线传感器网络技术的发展 * 第 3 章 知 识 点 结 构 * 3.1 传感器概述3.1.1 感知能力与传感器的发展 1. 人的感知能力 眼、耳、鼻、舌、皮肤是人类感知外部物理世界的重要感官 随着人类对外部世界的改造，对未知领域与空间的拓展，人类需要的信息来源、种类、数量、精度不断增加，对信息获取的手段也提出了更高的要求，而传感器是能够满足人类对各种信息感知需求的主要工具 * 2．传感器的基本概念 传感器（sensor）是由敏感元件和转换元件组成的一种检测装置，能感受到被测量，并能将检测和感受到的信息，按一定规律变换成为电信号（电压、电流、频率或相位）输出，以满足感知信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。 传感器结构与工作原理示意图 * 3.1.2 传感器的分类 传感器分类的基本方法： 根据传感器功能分类 根据传感器工作原理分类 根据传感器感知的对象分类 根据传感器的应用领域分类 * 常用物理传感器?与化学传感器 * 3.1.3 物理传感器 1. 物理传感器 物理传感器的原理是利用力、热、声、光、电、磁、射线等物理效应，将被测信号量的微小变化转换成电信号 物理传感器可以进一步分为：力传感器、热传感器、声传感器、光传感器、电传感器、磁传感器与射线传感器等7类 * （1）力传感器 力传感器是能感受外力并将其转换成可用输出信号的传感器。力传感器的种类繁多，常用的力与压力传感器有电阻应变式、半导体应变式、压阻式、电感式、电容式、谐振式压力传感器，以及光纤压力传感器等 用金属应变丝作为敏感元件的压力传感器原理示意图 * 不同用途的 力传感器 * （2）温度传感器 （3）声传感器 * （4）光传感器 图像传感器 光纤传感器 * 分布式光纤传感系统 分布式光纤传感系统利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质，探测出沿着光纤不同位置的温度和应变的变化，实现分布、自动、实时、连续、精确的测量。 分布式光纤传感系统应用领域包括： —智能电网的电力电缆表面温度检测、事故点定位 —发电厂和变电站的温度监测、故障点检测和报警 —水库大坝、河堤安全与渗漏监测 —桥梁与高层建筑结构安全性监测 —公路、地铁、隧道地质状况的监测 分布光纤温度传感系统可以在易燃、易爆的环境下同时测量上万个点，可以对每个温度测量点进行实时测量与定位 * （5）电传感器 电传感器可以分为：电阻式、电容式、电感式传感器 电阻式传感器利用变阻器将非电量转换成电阻信号的原理制成的。电阻式传感器主要用于位移、压力、应变、力矩、气流流速、液面与液体流量等参数的测量 电容式是利用改变电容器的几何尺寸或介质参数，来使电容量变化的原理制成的。电容式传感器主要用于压力、位移、液面、厚度、水分含量等参数的测量 电感式是利用改变电感磁路的几何尺寸或磁体位置，来使电感或互感量变化的原理制成的，主要用于压力、位移、力、振动、加速度等参数的测量。 * （6）磁传感器 磁传感器是最古老的传感器，指南针是磁传感器的最早的一种应用 磁传感器将磁信号转化成为电信号输出 磁电式传感器目前已经被高性能磁敏感材料的新型磁传感器所替代 * （7）射线传感器 射线传感器是将射线强度转换出可输出的电信号的传感器 射线传感器可以分为：X射线传感器、γ射线传感器、β射线传感器、辐射剂量传感器 射线传感器已经在环境保护、医疗卫生、科学研究与安全保护领域广泛使用 * 3.1.4 化学传感器 化学传感器可以将化学吸附、电化学反应过程中被测信号的微小变化转换成电信号的一类传感器 ?按传感方式的不同，可分为： —接触式化学传感器 —非接触式化学传感器 按结构形式的不同，可以分为： —分离型化学传感器 —组装一体化化学传感器 按检测对象的不同，可以分为： —气体传感器 —离子传感器 —湿度传感器 ? * 3.1.5 生物传感器 生物传感器是由生物敏感元件和信号传导器组成 生物敏感元件可以是生物体、组织、细胞、酶、核酸或有机物分子 不同的生物元件对于光强度、热量、声强度、压力有不同的感应特性 * 生物传感器的分类 3.1.6 传感器性能指标 线性度 灵敏度 分辨率 迟滞 重复性 漂移 测量范围 精度 * 3.