第1章 物联网与传感器概述ppt课件.pptx
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1、,物联网传感器技术与应用,课程目标 本课程在物联网的框架下阐述传感器技术。本课程的目标有3个,一是介绍物联网的系统架构,给出物联网与传感器之间的关系,表明传感器在物联网中所处的地位和作用;二是讲解各类传感器的工作原理、结构组成、特性分析、测量方法和应用实例,这部分是本课程的重点,这些内容强调了从传统传感器到现代传感器知识体系的完整性;三是给出传感器数字化、微型化、集成化、智能化和网络化的发展方向,使同学们认识到微机电系统、智能传感器、多传感器信息融合、无线传感器网络等正逐步将传感器带入物联网的时代,物联网传感器将对信息技术产生重大影响。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,本书内容组织方
2、式 第1章为物联网与传感器概述,分别介绍了物联网的概念、传感器的概念、传感器的发展趋势、物联网中的无线传感器网络。 第2章介绍了传感器的一般特性,包括传感器的静态特性和动态特性。 第310章讲解了电阻式、电容式、电感式、热电式、压电式、磁电式、光电式(包括光电效应、红外、CCD、光纤)、化学(包括离子敏、气敏、湿敏)和生物传感器的转换原理、结构组成、特性分析、测量方法和应用。 第11 12章介绍了传感器的数字化、集成化、智能化和网络化,涵盖了数字式传感器、微机电系统、智能传感器、多传感器信息融合、现场总线、无线传感器网络、物联网等内容。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,第1章 物联网
3、与传感器概述,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,1.1.1 物联网的概念 物联网是在互联网的基础上,将用户端延伸和扩展到任何物体,进行信息交换和通信的一种网络。物联网的英文名称为The Internet of Things,由该名称可见,物联网就是“物与物相连的互联网”。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,物联网需要对物体具有全面感知的能力,对信息具有互通互联的能力,并对系统具有智慧运行的能力,从而形成一个连接人与物体的信息网络。传感器是物联网的感觉器官,可以感知、探测、采集和获取目标对象各种形
4、态的信息,是物联网全面感知的主要部件,是信息技术的源头,也是现代信息社会赖以存在和发展的技术基础。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,1.1.2传感器的概念 传感器技术、通信技术和计算机技术并列为信息技术的三大支柱,它们构成了信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”,分别用于完成信息的采集、传输和处理。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,通常将能把被测物理量、化学量或生物量转换为与之有对应关系的电量输出的装置称为传感器。传感器是一种检测装置,能够感受到被测量的信息,并能将检测到的信息变换成其它形式的信号(一般为电信号),是实现自动检测的首要环节。,点击此处结束放映,物联网传感器技
5、术与应用,中华人民共和国国家标准GB/T 7665-2005对传感器的定义是:能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。(1)传感器的作用:体现在测量上。获取被测量,是应用传感器的目的。(2)传感器的工作机理:体现在敏感元件上。敏感元件能感受或响应被测量,是传感器技术的核心。(3)传感器的输出信号形式:体现在电信号上。输出信号需要解决非电量向电信号转换,微弱电信号向可用电信号转换的问题。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,1.1.3传感器是物联网全面感知的基石 人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。而单靠人自身的感觉器官研究自
6、然现象和生产规律,显然是远远不够的。传感器是人类感觉器官的延长,因此传感器又称为电五官。 传感器是整个物联网中需求量最大和最为基础的环节之一。传感器不仅可以单独使用,还可以由大量传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点构成无线传感器网络。在物联网全面感知方面,传感器是最主要的部件。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,1.2.1传感器的组成 传感器通常由敏感元件(Sensing Element)和转换元件(Transduction Element)组成,敏感元件指传感器中能直接感受或响应被测量(一般为非电量)的部分;转换元件指传感器中能将敏感元件
7、感受或响应的被测量转换成有用输出信号(一般为电信号)的部分。 传感器转换元件输出的信号(一般为电信号)都很微弱,传感器一般还需配以测量电路,有时还需要加辅助电源。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,图1.1为传感器的组成框图,包括敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源。,点击此处结束放映,敏感元件,转换元件,测量电路,被测量,电信号,辅助电源,物联网传感器技术与应用,点击此处结束放映,电量,转换元件,测量电路,它是直接感受被测量,并输出与被测量构成有确定关系、更易于转换的某一物理量的元件。,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,把转换元件输出的电信号变换为便于处理、
8、显示、记录、控制和传输的可用电信号,敏感元件,转换元件,被测量,敏感元件,物联网传感器技术与应用,1.2.2 传感器的分类 传感器的品种丰富、原理各异,检测对象几乎涉及各种参数,通常一种传感器可以检测多种参数,一种参数又可以用多种传感器测量。 传感器的分类方法非常多,下面是几种常见的传感器分类方法。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,1.按工作原理分类表1.2 传感器按工作原理分类,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,2.按被测量分类表1.3 传感器按被测量分类,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,3.按敏感材料分类 这种分类方法按制造传感器的材料进行分类,可分为半导体传感
9、器、陶瓷传感器、光导纤维传感器和金属传感器等。4.按能量关系分类 这种分类方法可分为有源传感器和无源传感器2大类。5.按应用范围分类 这种分类方法按应用范围分类,可分为工业用、民用、医用和军用等。,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,点击此处结束放映,物联网传感器技术与应用,传感器在国外的发展已有近200年的历史。到了20世纪80年代,由于计算机技术的发展,国际上出现了“信息处理能力过剩、信息获取能力不足”的问题,为了解决这一问题,世界各国在同一时期掀起了一股传感器热潮,美国也将80年代视为传感器技术的年代。近20年来,传感器的发展非常迅速,目前全球传感器的种类已超过2万种。,点击此处结
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