物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)-感知技術(shù)-展示頁
2025-01-30 19:05本頁面
【正文】 式、磁電式、光纖、激光、超聲波等傳感器。 ? 傳感器的種類繁多，往往同一種被測(cè)量可以用不同類型的傳感器來測(cè)量，而同一原理的傳感器又可測(cè)量多種物理量，因此傳感器有許多種分類方法。 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(gè)重要途徑。 （ 5）選擇平衡信號(hào)方式的傳感器閉環(huán)結(jié)構(gòu) ? 閉環(huán)傳感器采用控制理論和電子技術(shù)中的反饋技術(shù)，極大地提高了性能。 傳感器差動(dòng)式結(jié)構(gòu) （ 4）選擇平均信號(hào)方式的傳感器平均結(jié)構(gòu) ? 平均信號(hào)方式來源于誤差分析理論中對(duì)隨機(jī)誤差的平均效應(yīng)和信號(hào)（數(shù)據(jù)）的平均處理，在傳感器結(jié)構(gòu)中，利用 n個(gè)相同的轉(zhuǎn)換元件同時(shí)感受被測(cè)量，則傳感器的輸出為各元件輸出之和，而隨機(jī)誤差則減小為單個(gè)元件的誤差。 （ 2）選擇補(bǔ)償信號(hào)方式的傳感器補(bǔ)償結(jié)構(gòu) ? 大多數(shù)情況下，傳感器特征要到周圍環(huán)境和內(nèi)部各種因素的影響，在這些影響下不能忽略時(shí)，必須采取一定措施，以消除這些影響。 ? 圖（ a） 是僅有傳感元件的最簡(jiǎn)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。這種傳感器是由一個(gè)獨(dú)立的傳感元件和其它環(huán)節(jié)構(gòu)成，直接將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為所需輸出量。 ? 如僅選擇根據(jù)溫度產(chǎn)生的變化作為信號(hào)時(shí)就可制成電阻溫度計(jì)； ? 如果選擇尺寸或應(yīng)力而變化作為信號(hào)時(shí)就可制成電阻應(yīng)變片。 ? 有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不止一個(gè)，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換，較為復(fù)雜，大多數(shù)是開環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 ? 實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，僅由一個(gè)敏感元件（兼作轉(zhuǎn)換元件）組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。這一轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，需要由另外一些部件（敏感元件等）來完成，這樣的傳感器通常稱為結(jié)構(gòu)式傳感器。這時(shí)轉(zhuǎn)換元件本身不作為一個(gè)獨(dú)立的傳感器使用，而作為傳感器的一個(gè)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。這樣的傳感器一般稱為元件傳感器。 （ 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(hào)輸出。第 4 章 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) —— 感知 技術(shù) 學(xué)習(xí)任務(wù) Click to add title in here ① 感知技術(shù) ② 標(biāo)識(shí)技術(shù) ③ 通信技術(shù) ④ 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ⑤ 網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù) ⑥ 應(yīng)用服務(wù)技術(shù) ⑦ 安全與隱私技術(shù) ⑧ 硬件技術(shù) ⑨ 電源和能量存儲(chǔ)技術(shù) 感知技術(shù) ? 感知功能是構(gòu)建整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ) ? 感知功能的關(guān)鍵技術(shù)有：傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù) ? 傳感器技術(shù)：數(shù)據(jù)信息的采集 ? 信息處理技術(shù)：數(shù)據(jù)信息的加工處理 傳感器的組成和結(jié)構(gòu) 1. 傳感器的組成 ? 傳感器一般由 敏感元件 、 轉(zhuǎn)換元件 和 變換電路三部分組成，有時(shí)還加上輔助電源，其典型組成如下圖所示。 （ 1）敏感元件 ? 敏感元件（ Sensitive Element）直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件本身可作為一個(gè)獨(dú)立的傳感器使用。 ? 轉(zhuǎn)換元件也可不直接感受被測(cè)量，而是感受與被測(cè)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。 ? 而在傳感器中，尚需要一個(gè)非電量 (同類的或不同類的 )之間的轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)。 （ 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。 ? 有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路。 2. 傳感器的結(jié)構(gòu)形式 ? （ 1）選擇固定信號(hào)方式的傳感器直接結(jié)構(gòu) ? 固定信號(hào)方式是把被測(cè)量以外的變量固定或控制在某個(gè)定值上，以金屬導(dǎo)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)。 ? 選擇固定的信號(hào)方式的傳感器采用直接結(jié)構(gòu)形式。直接式傳感器的構(gòu)成方法 有以下幾種 。 ? 圖（ d） 所示的傳感元件是阻抗元件，輸入信號(hào)改變其阻抗值，為得到具有能量的輸出信號(hào)，必須設(shè)計(jì)包括元件在內(nèi)的變換電路，如具有電橋電路的電阻應(yīng)變傳感器等。 補(bǔ)償式傳感器的構(gòu)成方法 （ 3）選擇差動(dòng)式信號(hào)方式的傳感器差動(dòng)結(jié)構(gòu) ? 使被測(cè)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(cè)量選擇出來，這就是差動(dòng)方式。 ? 采用平均結(jié)構(gòu)的傳感器有光柵、磁柵、容柵、感應(yīng)同步器等，在具有差動(dòng)作用的同時(shí)，具有明顯的平均效果。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(gè)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。在物聯(lián)網(wǎng)中傳感器的作用尤為突出，是物聯(lián)網(wǎng)中獲得信息的主要設(shè)備。 傳感器技術(shù) 1．按被測(cè)量分類 : ? 被測(cè)量的類型主要有： ? ①機(jī)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。 ? 現(xiàn)有傳感器的測(cè)量原理都是基于物理、化學(xué)和生物等各種效應(yīng)和定律，這種分類方法便于從原理上認(rèn)識(shí)輸入與輸出之間的變換關(guān)系，有利于專業(yè)人員從原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用上作歸納性的分析與研究。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。例如水銀溫度計(jì)是利用水銀熱脹冷縮現(xiàn)象測(cè)量溫度；壓電式傳感器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量等。如熱電偶、光電池等，這種類型傳感器又稱為有源傳感器。例如電阻式、電感式等傳感器，這種類型的傳感器必須由外部提供激勵(lì)源（電源等），因此又稱為無源傳感器。 （ 2）磁學(xué)式傳感器 ? 磁學(xué)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(cè)量。它是利用光電器件的光電效應(yīng)和光學(xué)原理制成的，主要用于光強(qiáng)、光通量、位移、濃度等參數(shù)的測(cè)量。 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(cè)量。 傳感器技術(shù) （ 7）諧振式傳感器
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