【正文】 轉(zhuǎn)換元件和變換電路 敏感元件轉(zhuǎn)換元件變換電路輔助電源顯示器記錄儀數(shù)據(jù)處理儀器//傳感器的基本組成 敏感元件：直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。 轉(zhuǎn)換元件：傳感器的核心元件，以敏感元件的輸出為輸入，反感知的非電量轉(zhuǎn)換成電信號輸出。 2 電阻式 傳感器：是一種把被測量參量轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。常用的有：電位器式、電 阻應(yīng)變式、熱敏效應(yīng)式。 2 壓電式 傳感器：以具有壓電效應(yīng)的元件作為轉(zhuǎn)換元件的有源傳感器。優(yōu)點：體積小、重量輕、工作頻帶寬、靈敏度和精確度高。 原理：當(dāng)壓電晶體片受力時，在晶體片的兩表面出現(xiàn)等量的正負(fù)電荷，晶體片的兩表面相當(dāng)于一個電容的兩個極板，兩極板之間的物質(zhì)相當(dāng)于電容極板間的介質(zhì)，因而壓電晶體片在工作時就等效一只平行板介質(zhì)電容。 C=ε Aδ .ε表示壓電材料的介電常數(shù)， A 表示壓電晶體片工作面的面積， δ表示極板間距（晶片厚度 m） U=q/C（ P89P90） 電壓晶片兩片 :串聯(lián)時（電荷不變，電壓為單片的 2倍 ，電容為單片的 1/2倍） 并聯(lián)時（電荷為單片的 2倍，電壓不變，電容為單片的 2倍） 2壓電效應(yīng)：當(dāng)沿著一定方向受到壓力或者拉力作用而發(fā)生形變時，其兩個表面會產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力去掉時，它們又重新回到不帶電的狀態(tài)；當(dāng)受力方向變化時，電荷的極性也隨著變化。（ P88） 2 磁電式 傳感器：利用電磁感應(yīng)原理將被測量轉(zhuǎn)換成電信號。（ P90）分為動圈式和磁阻式兩大類。 2 光纖式 傳感器原理：將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，成為調(diào)制的信號光，再 經(jīng)過光纖送入光探測呂，經(jīng)解調(diào)器解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。 分類：導(dǎo)光型（簡稱 NFF，使用多模光纖）和傳感型（多使用單模光纖）。 特點：不受電磁場的干擾；絕緣性高；防爆性能好，體積小、重量輕、耐高壓、耐腐蝕；信息傳輸量大、導(dǎo)光性能好、靈敏度高；光纖細而柔軟，可制得非常小巧。 2無線通信：是利用電磁波信號在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。 無線通信網(wǎng)：由一系列無線通信設(shè)備、信道和標(biāo)準(zhǔn)組成的有機整體，使與之相連的用戶終端設(shè)備可以在任何地點進行有意義的信息交流。 蜂窩移動通信 ：由于分配給移 動通信的帶寬有限，必須用空間的分區(qū)來加以補償，將通信空間劃分成許多通信小區(qū)，常用六邊形表示。是移動通信的主流。 3現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)是點到多點的系統(tǒng)，其主要特點是多個移動終端對基站進行通信或與基站并行通信。有頻分多址 FDMA、時分多址 TDMA、碼分多址 CDMA。 3支持無線通信網(wǎng)絡(luò)的 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 主要有 、藍牙技術(shù)、 Home RF、 、 ， 是針對低速無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)制訂的標(biāo)準(zhǔn)；藍牙技術(shù)，是愛立信為尋找蜂窩電話和 PDA 而創(chuàng)立。Home RF 主要用于家庭無線網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸速率比較低； 是無線局域網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)。 針對寬帶無線接入和分組交換城域網(wǎng)提出的。 3 為無線個域網(wǎng)（ WPAN）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。覆蓋范圍：半徑 10m 內(nèi)。 無線局域網(wǎng)（ WLAN）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋范圍 10300m， WiFi 適于具有較大突發(fā)性的業(yè)務(wù)，最高速率 54Mb/s 標(biāo)準(zhǔn)為無線城域網(wǎng)（ WMAN）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋范圍 50KM 哦移動寬帶無線接入（ MBWA）， 3 1G：采用模擬語音調(diào)制技術(shù)和頻分多址，傳輸速率： 2G：數(shù)字時分多址及碼分多址，傳輸速率： 3G：繞線機以 WCDMA、 cdma2022 、 TDSCDMA 為代表的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通信技術(shù)。傳輸速率：2Mb/s 3三網(wǎng)融合：電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。目的：加強網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通和資源共享，避免低湖上一水平重復(fù)建設(shè)，形成適應(yīng)性廣、容易維護、費用低的高速寬帶多媒體基礎(chǔ)平臺。 3 ZigBee:一種新興的近距離、低速率、低功耗的雙向無線通信技術(shù)，也是 ZigBee 聯(lián)盟所主導(dǎo) 的傳感網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 3 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議結(jié)構(gòu)（ P122） 標(biāo)準(zhǔn)特點：低速率、低功耗和短距離傳輸。采用帶沖突避免的載波偵聽多路訪問機制CSMA/CA 監(jiān)聽多路； 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是星狀網(wǎng)或點對點對等網(wǎng)。 3 ZigBee 協(xié)議結(jié)構(gòu)建立于 之上 （ P125） ZigBee 網(wǎng)絡(luò)配置： WPAN 中包括兩種無線設(shè)備：全功能設(shè)備（ FFD）和精簡功能設(shè)備（ RFD） .。其中FFD 可以和 FFD、 RFD 通信，而 RFD 只能各 FFD 通信。 ZigBee 中每 個協(xié)調(diào)點最多 可連接 255 個點，一個 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)最多可容納 65535 個點。 ZigBee 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ：星狀網(wǎng)、網(wǎng)狀（ Mesh）網(wǎng)和混合網(wǎng)。 3 ：工作頻率為 ，最大原始數(shù)據(jù)傳輸率為 54Mb/s : 載波頻率為 ，可提供 1Mb/s、 2Mb/s、 、 11Mb/s 的多重傳輸速率。 : 載波頻率為 , 原始數(shù)據(jù)傳輸率為 54Mb/s. 接入點（ AP）、基本服務(wù)集（ BSS），擴展的服務(wù)集（ ESS） 定義了三種節(jié)點：無轉(zhuǎn)移、 BSS 轉(zhuǎn)移（節(jié)點可以在同一個 ESS 中的不同 BSS 之間移動）、 ESS轉(zhuǎn)移（節(jié)點從一個 ESS 的 BSS 移動到時另一個 ESS 的 BSS） 定義了三種幀：管理幀、控制幀和數(shù)據(jù)幀。（ P135137） 4 協(xié)議使用了載波偵聽多路訪問 /沖突避免（ CSMA/CA）技術(shù) . （ P138） CSMA/CA 基本思想是：發(fā)送端激發(fā)接收端，使其發(fā)送一個短幀，接收端周圍的節(jié)點會偵聽到時這個短幀，從而使得它們在接收端有數(shù)據(jù)幀到來期間不會發(fā)送自己的幀。 4為了盡量避免沖突， 還規(guī)定了 3 種不同的幀間間隔（ IFS）。 SIFS,即短 IFS,典型的數(shù)值只有 10μ s。RIFS,即點協(xié)調(diào)功能 IFS,比 SIFS 長，在 PCF 方式中輪詢時使用； DIFS，即分布協(xié)調(diào)功能 IFS,是最長的 IFS,其典型數(shù)值為 50μ s，主要用于 DCF 方式。 4為了盡量減少沖突， 設(shè)計的 MAC 子層包括兩個子層：低子層稱為分布式協(xié)調(diào)功能（ DCF），高子層稱為點協(xié)調(diào)功能（ PCF） 第五章 傳感網(wǎng)： 傳感網(wǎng)基本功能：協(xié)作地感知、采集、處理、發(fā)布感知信息。 傳感網(wǎng)基本組成 ：由分布式傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點、互聯(lián)網(wǎng)和遠程用戶管理節(jié)點組成。 4 傳感器節(jié)點： 4 部分組成 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的感知模塊、數(shù)據(jù)處理和存儲模塊、無線通信模塊、節(jié)點供電的電源供給模塊。 匯聚節(jié)點：此節(jié)點的處理能力、通信能力、存儲能力比傳感器節(jié)點更強，它連接傳感器與互聯(lián)網(wǎng)等，實現(xiàn)2 種協(xié)議棧協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，同時發(fā)布管理節(jié)點的檢測任務(wù)，并將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò)上。 傳感網(wǎng)的特點：（ 1）傳感器節(jié)點數(shù)目大，密度高，采用空間位置尋址；（ 2）傳感器節(jié)點的能量、計算能力有限和存儲容量有限；（ 3）傳感網(wǎng)的拓 撲結(jié)構(gòu)易變化，具有自組織能力；（ 4）傳感網(wǎng)具有自動管理和高度協(xié)作性；（ 5）傳感器節(jié)點具有數(shù)據(jù)融合的能力；（ 6）傳感網(wǎng)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)（ 7）傳感網(wǎng)存在諸多安全威脅（ 8）傳感網(wǎng)與現(xiàn)有的無線網(wǎng)具有明顯的區(qū)別。 傳感網(wǎng)的研究與發(fā)展： 研究的主要內(nèi)容是 體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)安全 協(xié)議機制 （包括 MAC 協(xié)議 路由協(xié)議 拓?fù)淇刂? 功率控制 時間同步 覆蓋與連通） 通信技術(shù)（短程無線通信 匯聚節(jié)點鏈路） 嵌入式系統(tǒng)（硬件 軟件設(shè)計） 信號處理（數(shù)據(jù)融合 定位跟蹤） 應(yīng)用研究 傳感網(wǎng)協(xié)議體系結(jié)構(gòu) 3 部分組 成（ 1）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議模塊（ 2）傳感網(wǎng)管理模塊（ 3）應(yīng)用支撐服務(wù)模塊。 傳感網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（所有節(jié)點對等） 分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（有骨干節(jié)點） 混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（上層和下層采用平面 上層和下層連接采用分級） Mesh 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) （對等 鄰居通信） 傳感網(wǎng)的 關(guān)鍵技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及功率控制：傳感網(wǎng)協(xié)議負(fù)責(zé)使各個獨立的節(jié)點形成一個多跳的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，目前重點是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議決定監(jiān)測信息的傳輸路徑；數(shù)據(jù)鏈路層的介質(zhì)訪問控制用來構(gòu)建底層的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，控制傳感器節(jié)點的通信過程 和工作模式。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂疲和ㄟ^拓?fù)淇刂谱詣由闪己玫木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠提高路由協(xié)議和 MAC 協(xié)議的效率，可以為數(shù)據(jù)融合、時間同步、節(jié)點定位等奠定基礎(chǔ)，有利于節(jié)省節(jié)點的能量以及延長網(wǎng)絡(luò)的生存期。 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)：包括機密性 點到點的消息認(rèn)證 完整性鑒別 新鮮性 認(rèn)證廣播和安全管理。 時間同步技術(shù)：三種 RBS(基于接收者 接收者的時鐘同步 ) TINY/MINISYNC（簡單的輕量級同步機制） TPSN（采用層次結(jié)構(gòu)實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的同步機制） 定位技術(shù)：必須滿足自組織、健壯性、能量高效、分布式計 算等要求。根據(jù)節(jié)點位置是否確定，傳感器節(jié)