物联网传感器详解.ppt

3．智能传感器的特点 （1）精度高 （2）高可靠性与高稳定性 （3）高信噪比与高分辨率 （4）自适应性强 （5）高性能价格比 4．智能传感器的应用 物联网的应用有3个层次，一是传感网络， 以二维码、RFID、传感器为主，实现“物”的 识别；二是传输网络，即通过现有的Internet、 广电网、通信网或下一代Internet，实现数据的 传输和计算；三是应用网络，即输入输出控制 终端，包括手机等终端。物联网中应用了大量 物理量、化学量和生物量等不同种类的传感器。 智能传感器已广泛应用于航天、航空、 国防、科技和工农业生产等各个领域中。 例如，它在机器人领域中有着广阔应用 前景，智能传感器使机器人具有类人的五官 和大脑功能，可感知各种现象，完成各种动 作。 5．智能传感器的发展方向 智能传感器代表着传感器发展的总 趋势，它已经受到了全世界范围的瞩目 和公认。 因此，可以说智能传感器是一种发 展前景十分看好的新型传感器。 今后，随着硅微细加工技术的发展，新一 代的智能传感器的功能将会更加完善。 它将利用人工神经网、人工智能、信息处 理技术等，使传感器具有更高级的智能功能， 同时它将朝着微处理器、微执行器、微传感器 三位一体构成一个微系统的方向发展。 （1）向高精度方向发展 （2）向高可靠性、宽温度范围方向发展 （3）向微型化方向发展 （4）向微功耗及无源化方向发展 （5）向智能化数字化方向发展 （6）向多传感信息融合化方向发展 （7）向网络化方向发展 3.3 无线传感器网络（WSN）简介 Internet改变了人与人的交互方式， 传感器网络将改变未来人与自然的交互 方式。 传感器网络是计算机科学技术的一 个新的研究领域，具有十分广阔的应用 前景，引起了学术界和工业界的高度重 视。 集成三大高新技术的无线传感器网 络是一种全新的信息获取和处理技术， 在基础理论和工程技术两个层面向科技 工作者提出了大量的挑战性研究课题。 近年来，无线通信、微电子技术、传感器 技术以及嵌入式计算等技术的不断进步，推动 了低成本、低功耗无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）的发展，促使无线传 感器网络成为当今活跃的研究领域。 3.3.1 无线传感器网络的概念 无线传感器网络（WSN） 是在一定范 围内大量部署的微型传感器节点，由这些节 点通过无线通信方式形成一个多跳的自组织 网络系统，实时采集、相互联系处理、传递 信息，并将结果发送给观察者。 该网络是传感器技术、嵌入式系统、无 线通信技术、信息分布处理技术的综合。 无线传感器网络将逻辑上的信息世界和 客观上的物理世界融合起来。 3.3.2 无线传感器网络的结构 1．无线传感器网络的系统结构 2．无线传感器网络节点 无线传感器节点由传感器模块、处 理器模块、无线通信模块和能量供应模 块4部分组成，典型的节点结构如图3-9 所示。 图3-8 无线传感器网络体系结构 图3-9 无线传感器节点构成 传感器模块负责监测区域内信息的采 集和数据转换（传感器、A/D转换器）；处 理器模块（处理器、存储器）负责整个传 感器节点的操作、存储和处理本身采集的 数据以及其他节点发来的数据，微处理器 负责协调节点各部分的工作，通常选用嵌 入式。 无线通信模块（无线收发器）负责 与其他传感器节点进行无线通信、交换 控制消息和收发采集数据；能量供应模 块为传感器节点提供运行所需的能量， 通常采用微型电池。 3.3.3 无线传感器网络的特点 1．硬件资源有限 2．电源容量有限 3．大规模网络 4．自组织网络 5．多跳路由 6．动态拓扑网络 7．可靠的网络 8．以数据为中心的网络 9．应用相关的网络 3.2.2 湿度传感器 随着工农业等部门对产品质量的要 求越来越高，也就越来越需要对湿度进 行严格监测及控制。 湿度传感器是基于其功能材料能发 生与湿度有关的物理效应或化学反应的 基础上制造的。 如今，湿度的检测和控制技术已经 获得广泛应用，对湿度监测、控制的需 要促进了对湿度传感器的研究进展。 湿度的测量方法有很多种，常用的 有绝对湿度、比湿、混合比、相对湿度 和露点等。 日常生活中所指的湿度常为相对湿 度，用%rh（Relative humidity）表示， 即气体中的水蒸气压与其气体的饱和水 蒸气压的百分比，它的值显示水蒸气的 饱和度有多高。 （1）按照湿度传感器工作原理的不同进行分类 ① 伸缩式 ② 蒸发式 ③ 露点式 ④ 电子式 电阻式湿度计 电容式湿度计 ⑤ 光电式 ⑥ 其他 （2）按所用湿敏材料进行分类 ① 电解质湿度传感器 ② 高分子材料湿敏传感器 ③ 半导体陶瓷湿度传感器 ④ 光纤湿度传感器 图3-1 顿蒙式LiCl电