信息科学与技术导论之信息获取(讲).ppt

第三讲 信息获取原理及相关技术 信息获取是一切生物在自然界能够生存所不可缺少的基本环节，生物如不能从外界感知信息，就不能适当地调整自己的状态，进而改善与外界的关系来适应其变化。可以说从外界获取信息和利用信息的能力是一切生物得以生存的必要条件，生物越高级，摄取信息的能力就越高。 如信息过程模型所描述，对于一个信息系统，信息获取是首要的工作，只有充分获得了各种信息，系统才能根据需要进行有效的工作。 §3.1 引言（续1） 问题: 对包罗万象的“信息”，人工系统如何才能有效获取？或者说如何才能转变成载体所能携带的信号形式？ 信息的获取方法 信息获取的第一步就是信息的“感知”，也就是“感受”事物运动状态及其变化方式的形式，感觉并知道这种形式的存在。对于人类而言，信息感知的功能是由人的感觉器官来承担的。 可是，人类感觉器官存在着一些天然的缺陷，使人的感知功能在感受域、灵敏度和可信度上存在一定的局限，因此，我们需要根据信息感知的原理去研制具有更优异性能的人工感知系统，扩展和完善人类感知信息的能力. 信息来源的主要途径 (1)直接获取信息。直接获取信息主要是通过人的感官与事物接触，使事物的面貌和特征在人的大脑中留下印象，这是人们认识事物的重要渠道之一 (2)间接获取信息。间接获取信息就是用科学的分析研究方法，鉴别和挖掘出隐藏在表象背后的信息。例如，通过人与人之间的沟通，查阅书刊资利、广播电视、影视资料、电子读物等获取的信息。 §3.1 引言（续2） §3.31 引言（续3） §3.1 引言（续4） §3.1 引言（续5） 信息感知的过程和实现技术 感知过程 感知单元 表示单元 3.1 引言（续6） 信息感知的过程和实现技术 研究结果表明人类视觉、听觉、嗅觉、触觉等感知的相应是以神经生理电信号表示的，问题： §3.1 引言 信息感知的过程和实现技术 实现技术 感知单元实现 表示单元实现 §3.2 感知技术 3.2.1 非电量电测 3.2.2 信号处理 3.2.3 测量 3.2.1 非电量电测 人们对工业、农业、医学、航空、航天、航海等各行各业中的很多“量”感兴趣，但这些量绝大多数都是非电量，如机械量（位移、尺寸、力、振动、速度等），热工量（温度、压力、流量等），成分量（化学成分、浓度等）和状态量（颜色、透明度、磨损量、裂纹等），要想将它们表示成电参数以便测量，就涉及到非电量电测技术。 3.2.1 非电量电测 将被测的非电量变换成电量的装置称为传感器（Sensor）。也称为换能器、发送器、传送器、变送器、检测器、探头。 传感器的任务 传感技术的重要性 传感技术作为信息获取与信息转换的重要手段，是信息科学最前端的一个阵地，信息系统离开了传感器就像人失去了视、听、嗅、触觉。 传感器具有多种分类方法 按工作机理分类：物理型、化学型、生物型等； 根据能量转换情况分类：能量控制型传感器和能量转换型传感器。 按照传感器的用途分类：位移、压力、振动、温度等传感器。 根据转换过程可逆与否分类：单向和双向。 根据传感器输出信号分类：模拟信号和数字信号。 根据传感器使用电源与否分类：有源传感器和无源传感器。 按照物理原理分类；可分为十种： ★电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等； ★磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等； ★压电式传感器：声波传感器、超声波传感器； ★光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光 电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等； ★力电式传感器：电位器式、应变式； ★热电式传感器：热电偶、热电阻； ★波式传感器：超声波式、微波式等； ★射线式传感器：热辐射式、γ射线式； ★半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻； ★其他原理的传感器：差动变压器、振弦式等。 3.2.1 非电量电测 传感器的组成 3.2.1 非电量电测 传感元件: 将一种非电量转换为另一种非电量。 变换元件：将非电量转换为电量。 对有些传感器，可能不需要传感元件；有些传感器传感元件不只一个，可能要经过若干次传感转换；还有一些传感器，上述三单元是三位一体的，即一个元件就可以直接将非电量转换为电量。 3.2.1 非电量电测 物理效应和传感原理 （1）磁电传感；（回忆所熟悉的有关定理） （2）光电传感； （3）力电传感； （4）热电传感； 等 1.磁电传感主要原理如