物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)-感知技術(shù)-wenkub
2023-02-05 19:05:24 本頁面
【正文】 器對信號的檢測轉(zhuǎn)換過程，傳感器可劃分為 直接轉(zhuǎn)換型傳感器 和 間接轉(zhuǎn)換型傳感器 兩大類。 傳感器技術(shù) （ 5）電荷傳感器 ? 電荷傳感器是利用壓電效應(yīng)原理制成的，主要用于力及加速度的測量。 （ 2）磁學式傳感器 ? 磁學式傳感器是利用鐵磁物質(zhì)的一些物理效應(yīng)而制成的，主要用于位移、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的測量。如熱電偶、光電池等，這種類型傳感器又稱為有源傳感器。例如，電容式傳感器依靠極板間距離的變化引起電容量的改變。 傳感器技術(shù) 1．按被測量分類 : ? 被測量的類型主要有： ? ①機械量，如位移、力、速度、加速度等； ? ②熱工量，如溫度、熱量、流量（速）、壓力（差）、液位等； ? ③物性參量，如濃度、粘度、比重、酸堿度等； ? ④狀態(tài)參量，如裂紋、缺陷、泄露、磨損等。同開環(huán)傳感器相比較，閉環(huán)傳感器在結(jié)構(gòu)上增加了一個由反向傳感器構(gòu)成的反饋環(huán)節(jié)，其原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。 補償式傳感器的構(gòu)成方法 （ 3）選擇差動式信號方式的傳感器差動結(jié)構(gòu) ? 使被測量反向?qū)ΨQ變化，影響量同向?qū)ΨQ變化，然后取其差，就能有效地將被測量選擇出來，這就是差動方式。直接式傳感器的構(gòu)成方法 有以下幾種 。 2. 傳感器的結(jié)構(gòu)形式 ? （ 1）選擇固定信號方式的傳感器直接結(jié)構(gòu) ? 固定信號方式是把被測量以外的變量固定或控制在某個定值上，以金屬導線的電阻為例，電阻是金屬的種類、純度、尺寸、溫度、應(yīng)力等的函數(shù)。 （ 3）變換電路 ? 變換電路（ Transduction Circuit）將上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。 ? 轉(zhuǎn)換元件也可不直接感受被測量，而是感受與被測量成確定關(guān)系的其它非電量，再把這一“其它非電量”轉(zhuǎn)換為電量。 （ 1）敏感元件 ? 敏感元件（ Sensitive Element）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。 （ 2）轉(zhuǎn)換元件 ? 轉(zhuǎn)換元件（ Transduction Element）是傳感器的核心元件，它以敏感元件的輸出為輸入，把感知的非電量轉(zhuǎn)換為電信號輸出。這時轉(zhuǎn)換元件本身不作為一個獨立的傳感器使用，而作為傳感器的一個轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。 ? 實際上，有些傳感器很簡單，僅由一個敏感元件（兼作轉(zhuǎn)換元件）組成，它感受被測量時直接輸出電量，如熱電偶。 ? 如僅選擇根據(jù)溫度產(chǎn)生的變化作為信號時就可制成電阻溫度計； ? 如果選擇尺寸或應(yīng)力而變化作為信號時就可制成電阻應(yīng)變片。 ? 圖（ a） 是僅有傳感元件的最簡單的一種，如熱電偶和壓電元件； ? 圖（ b） 是使用電源提供輸出能量，如光敏晶體管； ? 圖（ c） 是利用磁鐵為傳感元件提供能量，如磁電式傳感器；而霍爾傳感器則是（ b）（ c）兩種情況的結(jié)合。 傳感器差動式結(jié)構(gòu) （ 4）選擇平均信號方式的傳感器平均結(jié)構(gòu) ? 平均信號方式來源于誤差分析理論中對隨機誤差的平均效應(yīng)和信號（數(shù)據(jù)）的平均處理，在傳感器結(jié)構(gòu)中，利用 n個相同的轉(zhuǎn)換元件同時感受被測量，則傳感器的輸出為各元件輸出之和，而隨機誤差則減小為單個元件的誤差。 傳感器技術(shù) ? 傳感器是各種信息處理系統(tǒng)獲取信息的一個重要途徑。 傳感器技術(shù) 2．按測量原理分類 : ? 按傳感器的工作原理可分為電阻式、電感式、電容式、壓電式、光電式、磁電式、光纖、激光、超聲波等傳感器。 ? 2）物性型：利用敏感元件材料本身物理屬性的變化來實現(xiàn)信號的變換。 ? 2）能量控制型：傳感器從外部獲得能量使其工作，由被測量的變化控制外部供給能量的變化。 傳感器技術(shù) （ 3）光電式傳感器 ? 光電式傳感器在非電量電測及自動控制技術(shù)中占有重要的地位。 （ 6）半導體傳感器 ? 半導體傳感器是利用半導體的壓阻效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、磁電效應(yīng)、半導體與氣體接觸產(chǎn)生物質(zhì)變化等原理制成，主要用于溫度、濕度、壓力、加速度、磁場和有害氣體的測量。 傳感器的轉(zhuǎn)換框圖 傳感器技術(shù) ? 前者是把輸入給傳感器的非電量一次性的變換為電信號輸出，如光敏電阻受到光照射時，電阻值會發(fā)生變化，直接把光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出； ? 后者則要把輸入給傳感器的非電量先轉(zhuǎn)換成另外一種非電量，然后再轉(zhuǎn)換成電信號輸出，如采用彈簧管敏感元件制成的壓力傳感器就屬于這一類，當有壓力作用到彈簧管時，彈簧管發(fā)生形變，傳感器再把變形量轉(zhuǎn)換為電信號輸出。 ? 熱敏電阻主要是利用各種材料電阻率的溫度敏感性，熱敏電阻可以用于設(shè)備的過熱保護，以及溫控報警等等。 傳感器技術(shù) （ 3） 濕度傳感器 ? 濕度傳感器主要包括電阻式和電容式兩個類別。 ? 光敏電阻主要利用各種材料的電阻率的光敏感性來進行光探測。 ? 可以通過測量霍爾傳感器所產(chǎn)生的電壓的大小來計算磁場的強度。 ? 微機電系統(tǒng)的出現(xiàn)體現(xiàn)了當前的器件微型化發(fā)展趨勢。 傳感器技術(shù) （ 3）微機電氣體流速傳感器 ? 以下圖片中的氣體流速傳感器可以用于空調(diào)等設(shè)備的監(jiān)測與控制。 傳感器技術(shù) （ 2）智能溫濕度傳感器 ? 下面顯示的是 Sensirion公司推出的 SHT11/15溫濕度智能傳感器的外形，引腳，以及內(nèi)部框圖。 ? RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。 ? 無源 RFID讀寫距離近，價格低； ? 有源 RFID可以提供更遠的讀寫距離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠距離讀寫的應(yīng)用場合。 ? 控制計算器就可以處理這些數(shù)據(jù)從而進行管理控制。有些 RFID標簽支持讀寫功能，目標物體的信息能隨時被更新。有源電子標簽內(nèi)裝有電池，無源射頻標簽沒有內(nèi)裝電池。 RFID射頻電子標簽 ① 有源電子標簽 ? 又稱主動標簽，標簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時標簽電池的能量供應(yīng)也部分地轉(zhuǎn)換為電子標簽與閱讀器通信所需的射頻能量。 RFID射頻電子標簽 ? 無源電子標簽在接收到閱讀器發(fā)出的微波信號后，將部分微波能量轉(zhuǎn)化為直流電供自己工作， ? 一般可做到免維護，成本很低并
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