【文章內(nèi)容簡介】 磁場探測儀 位移和角速度檢測器 安培計(jì)以及磁敏交流放大器 磁敏電阻的應(yīng)用： PN結(jié)型的磁電轉(zhuǎn)換元件 在磁場強(qiáng)度的變化下電流也發(fā)生變化 輸出信號大 靈敏度高 工作電流小 體積小 （ 3）磁敏二極管 PN結(jié)型的磁電轉(zhuǎn)換元件 在正、反向磁場作用下，其集電極電流出現(xiàn)明顯變化。 可以用來測量弱磁場、電流、轉(zhuǎn)速、位移等物理量 （ 4）磁敏三極管 5．壓電式傳感器 利用某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)制作 當(dāng)被測量物因?yàn)槭芰Χa(chǎn)生變化時(shí)，傳感器能夠產(chǎn)生靜電電荷或電壓變化。 某些介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向施加力，使之變形，內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；外力去掉，恢復(fù)不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。 大多數(shù)晶體都具有壓電效應(yīng)，其中石英晶體是性能比較好的材料 （ 1）工作原理 —— 壓電效應(yīng) 壓電式加速度傳感器 ： 它是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振動力作用時(shí)，加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測物振動頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測加速度成正比 （ 2）壓電式傳感器的應(yīng)用 壓電式力傳感器： 它是利用壓電元件直接實(shí)現(xiàn)力電轉(zhuǎn)換的傳感器，在拉、壓場合，通常較多采用雙片或多片石英晶片作壓電元件 6．光纖傳感器 與傳統(tǒng)傳感器相比，光纖傳感器有著一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) 它可以在強(qiáng)電磁干擾、高溫高壓、原子輻射、易爆化學(xué)腐蝕等惡劣條件下使用 高靈敏度及低損耗 （ 1）工作原理 光源發(fā)出的光經(jīng)光導(dǎo)纖維進(jìn)入光傳感元件在光傳感元件中受到周圍環(huán)境場的影響而發(fā)生變化的光再進(jìn)入光調(diào)制機(jī)構(gòu)，由其將傳感元件測量檢測的參數(shù)調(diào)制成幅度、相位、偏振等信息，這一過程也稱為光電轉(zhuǎn)換過程最后利用微處理器如頻譜儀等進(jìn)行信號處理。 （ 2）光纖傳感器的應(yīng)用 光纖傳感器具有強(qiáng)抗干擾性，所以它的應(yīng)用范圍很廣，尤其適用于惡劣環(huán)境 ? 在石油化工系統(tǒng)、礦井、大型電廠等需要檢測氧氣、碳?xì)浠衔铩⒁谎趸嫉葰怏w的場所 ? 在環(huán)境監(jiān)測、臨床醫(yī)學(xué)檢測、食品安全檢測等方面。 傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)首先是檢測和連接所有事物，其次才是確保所有這些事物都有智能。 傳感器正是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)對事物的感知和檢測功能的設(shè)備。 在物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用中，有很多基于傳感器技術(shù)的例子 ? 利用傳感器、計(jì)算機(jī)以及現(xiàn)代無線通信等技術(shù)，對交通動態(tài)信息的采集，從而實(shí)現(xiàn)對交通的實(shí)時(shí)控制與指揮管理 ? 通過部署傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)對農(nóng)作物進(jìn)行檢測和管理 第 3章 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與標(biāo)識 RFID技術(shù)原理與分類 RFID電子標(biāo)簽 RFID讀寫器 RFID技術(shù)原理與分類 1. RFID系統(tǒng)組成 2. RFID系統(tǒng)基本工作原理 3. RFID系統(tǒng)的特點(diǎn) 4. RFID系統(tǒng)分類 1. RFID系統(tǒng)組成 RFID系統(tǒng)是指利用 RFID技術(shù)并集識別、傳輸、共享信息等功能于一體的智能系統(tǒng)。 RFID讀寫器 RFID系統(tǒng) RFID電子標(biāo)簽 中央系統(tǒng) RFID系統(tǒng)組成 圖 38 RFID系統(tǒng)組成框圖 RFID電子標(biāo)簽 RFID電子標(biāo)簽是 RFID系統(tǒng)中必備的一部分，標(biāo)簽中存儲著被識別物體的相關(guān)信息，通常被安置在被識別的物體表面上。 當(dāng) RFID電子標(biāo)簽被 RFID讀寫器識別到或者電子標(biāo)簽主動向讀寫器發(fā)送消息時(shí)，標(biāo)簽內(nèi)的物體信息將被讀取或改寫。 RFID電子標(biāo)簽 RFID電子標(biāo)簽可分為有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽兩類，通過標(biāo)簽中是否有電池來區(qū)分。 RFID電子標(biāo)簽包括射頻模塊和控制模塊兩部分 : RFID電子標(biāo)簽 (1) 射頻模塊通過內(nèi)置的天線來完成與RFID讀寫器之間的射頻通信。 (2) 控制模塊內(nèi)有一個(gè)存儲器，它存儲著標(biāo)簽內(nèi)的所有信息，并且部分信息可以通過與 RFID讀寫器間的數(shù)據(jù)交換來進(jìn)行實(shí)時(shí)的修改。 RFID讀寫器 RFID讀寫器是 RFID系統(tǒng)的中間部分，它可以利用射頻技術(shù)讀取或者改寫 RFID電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息，并且可以 把這些讀出的數(shù)據(jù)信息通過有線或者無線方式傳輸?shù)街醒胄畔⑾到y(tǒng)進(jìn)行管理和分析。 RFID讀寫器 RFID讀寫器的主要功能是讀寫 RFID電子標(biāo)簽中的物體信息，它主要包括射頻模塊和讀寫模塊以及其他一些基本功能單元。 RFID讀寫器通過射頻模塊發(fā)送射頻信號，讀寫模塊連接射頻模塊，把射頻模塊中得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀取或改寫。 RFID讀寫器 RFID讀寫器還有其他的硬件設(shè)備，包括電源和時(shí)鐘等。電源用來給 RFID讀寫器供電，并且通過電磁感應(yīng)可以給無源 RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行供電；時(shí)鐘在進(jìn)行射頻通信時(shí)用于確定同步信息。 中央信息系統(tǒng) 中央信息系統(tǒng)是對識別到的信息進(jìn)行管理、分析及傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)平臺。它一般包含一個(gè)數(shù)據(jù)庫，存儲著所有 RFID電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息，用戶可以通過中央信息系統(tǒng)查詢相關(guān)的 RFID電子標(biāo)簽信息。 中央信息系統(tǒng) 中央信息系統(tǒng)與 RFID讀寫器相連，通過讀寫器對電子標(biāo)簽中數(shù)據(jù)信息的讀取或改寫，數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)信息也進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新。 中央信息系統(tǒng)一般和互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)相連接， RFID電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息可以得到大范圍的共享，用戶也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作功能。 2. RFID系統(tǒng)基本工作原理 1． RFID系統(tǒng)的工作流程 即 RFID系統(tǒng)內(nèi)三個(gè)部分依次連接起來，完成一次信息的傳輸、交換及管理。 1． RFID系統(tǒng)的工作流程 首先 RFID讀寫器通過射頻模塊中的天線將無線電載波信號發(fā)射出去，形成讀寫器的一個(gè)有效識別范圍，當(dāng) RFID電子標(biāo)簽（無源標(biāo)簽）進(jìn)入到這個(gè)識別范圍時(shí)， 1． RFID系統(tǒng)的工作流程 電子標(biāo)簽被激活，通過讀寫器天線發(fā)出的電磁場提取工作能量，并通過電子標(biāo)簽內(nèi)的射頻模塊將標(biāo)簽中存儲的數(shù)據(jù)信息發(fā)射出去； 1． RFID系統(tǒng)的工作流程 然后讀寫器的天線接收到射頻信號，射頻模塊對信號進(jìn)行解調(diào)解碼，通過中央信息系統(tǒng)或讀寫器自身判斷其合法性后，針對不同的設(shè)定發(fā)出不同的指令，如讀取信息或者改寫信息； 1． RFID系統(tǒng)的工作流程 最后 RFID讀寫器將經(jīng)過讀寫模塊處理后的數(shù)據(jù)信息傳輸至中央信息系統(tǒng)，中央信息系統(tǒng)對這些信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，然后將這些信息共享給用戶 2． RFID系統(tǒng)中的三種事件類型 在 RFID系統(tǒng)中，始終以能量作為基礎(chǔ)，通過一定的時(shí)序方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 在 RFID系統(tǒng)工作的信道中存在 3種事件模型：以能量提供為基礎(chǔ)的事件模型、以時(shí)序方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的事件模型、以數(shù)據(jù)交換為目的的事件模型。 （ 1）能量提供 對于無源標(biāo)簽來說， RFID讀寫器向其提供工作能量。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的工作范圍之內(nèi)以后，讀寫器發(fā)出的能量激活電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽通過整流的方法將接收到的能量轉(zhuǎn)換并存儲在電子標(biāo)簽中的電容里，從而為電子標(biāo)簽提供工作能量；當(dāng)電子標(biāo)簽離開讀寫器的工作范圍以后，電子標(biāo)簽由于沒有獲得讀寫器的能量激活而處于休眠狀態(tài)。 （ 1）能量提供 對于有源標(biāo)簽來說，有源標(biāo)簽一般不利用讀寫器發(fā)出的射頻能量，它在進(jìn)入讀寫器工作范圍后處于激活狀態(tài)，和讀寫器發(fā)出的電磁波相互作用，因而讀寫器能夠以較小的發(fā)射能量取得較遠(yuǎn)的通信距離。 （ 2）時(shí)序 時(shí)序指的是 RFID讀寫器和 RFID電子標(biāo)簽的工作順序。 RFID系統(tǒng)是一個(gè)雙向系統(tǒng)，讀寫器可以向電子標(biāo)簽發(fā)送命令與數(shù)據(jù)，電子標(biāo)簽也可以向讀寫器發(fā)送存儲的數(shù)據(jù)。對于這樣的雙向系統(tǒng)來說，就需要確定一種工作順序，用來防止通信時(shí)產(chǎn)生沖突。 （ 2）時(shí)序 在 RFID系統(tǒng)中， RFID讀寫器一般處于主動狀態(tài)，即讀寫器發(fā)出詢問后，電子標(biāo)簽給予回答，稱這種方式為讀寫器先講（ RTF， Reader Talks First）方式； （ 2）時(shí)序 另一種情況是 RFID電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器工作范圍以后，首先發(fā)送信息，讀寫器根據(jù)電子標(biāo)簽發(fā)送來的信息，進(jìn)行記錄或者進(jìn)一步發(fā)出詢問信息，這樣與電子標(biāo)簽構(gòu)成一次完整的通信，來達(dá)到讀寫器對電子標(biāo)簽進(jìn)行識別的目的，這種情況叫作RFID電子標(biāo)簽先講（ TTF， Tag Talks First）方式。 （ 2）時(shí)序 當(dāng) RFID讀寫器工作范圍內(nèi)存在多個(gè)RFID電子標(biāo)簽時(shí)，讀寫器可以對這些電子標(biāo)簽分別來進(jìn)行識別，在這種工作方式下時(shí)序顯得更為重要。 一般情況下， RFID讀寫器處于主動狀態(tài)，即采用 RTF。 （ 2）時(shí)序 讀寫器首先發(fā)出一系列的隔離指令，使得在讀寫器識讀范圍內(nèi)的多個(gè)電子標(biāo)簽逐一或逐批的被隔離出去，最后只剩下一個(gè)處于活動狀態(tài)的電子標(biāo)簽與讀寫器建立通信。 通信結(jié)束后，讀寫器將當(dāng)前活動狀態(tài)的電子標(biāo)簽置為休眠狀態(tài)。 （ 2）時(shí)序 然后對剛才被隔離的電子標(biāo)簽進(jìn)行喚醒命令，激活全部的被隔離標(biāo)簽，使得它們進(jìn)入活動狀態(tài)，再進(jìn)一步逐次隔離，只選出一個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行無碰撞通信。如此重復(fù)， RFID讀寫器即可實(shí)現(xiàn)對工作范圍內(nèi)多個(gè) RFID電子標(biāo)簽的識別功能。 （ 2）時(shí)序 RFID系統(tǒng)的兩種時(shí)序工作方式 RTF和 TTF各有優(yōu)缺點(diǎn)， TTF方式因?yàn)椴恍枰却?RFID讀寫器而主動發(fā)送數(shù)據(jù)，所以具有識別速度快等特點(diǎn)，適用于需