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各位同学

大家好

我是云南大学信息学院的艾昌文老师

这一节课

我将给大家介绍物联网的传感器技术

上节课我们说到

物联网是由感知层

网络层

和应用层组成的

物联网

通过传感器

RFID技术

GPS定位系统

等信息传感设备

把任何物体

与互联网连接起来

从而实现这些物体的智能化识别

定位

跟踪

监控

和管理

感知层是物联网的基础

是联系物理世界

与信息世界的重要纽带

我们将物联网中

能够自动感知外部物体

与物理环境信息的设备

如各种传感器

RFID芯片

GPS终端设备

抽象为

智能物体

也称为

感知节点

感知层是由大量具有感知

通信和识别能力的

感知节点

和感知网络组成的

传感器位于物联网的最前端

实时采集各种外部信息

是构成物联网

感知节点的

关键器件

下面

我从

什么是传感器

传感器技术的作用与地位

以及

传感器的历史与未来

三个方面

对传感器作一简要介绍

那么什么是传感器呢

在我们的日常生活中

使用着各种各样的传感器

比如电冰箱中的温度传感器

空调中的温度和湿度传感器

抽油烟机中的燃气泄漏传感器

电视机中的红外遥控接收器

照相机中的图像传感器

汽车中的

燃油料位和速度计等等

传感器不仅给我们的生活带来了

许多便利和帮助

也为社会发展

和进步创造了更多

更好的物质条件

如果用人的五官和皮肤作比喻

我们知道

我们的眼睛有视觉功能

我们的耳朵有听觉功能

我们的鼻子呢有嗅觉功能

我们的皮肤有触觉功能

我们的舌头有味觉功能

人们在从事体力和脑力劳动的过程中

通过感觉器官

接收外界信息

并将这些信息传递给大脑

大脑把这些信息分析处理后

传递给肌体

最后由人的肌体

完成各种各样的动作

如果用机器来完成这一过程

计算机就相当于人的大脑

传感器

相当于人的五官和皮肤

执行机构相当于人的肌体

如果要对传感器作一个定义

可以这样说

传感器是由敏感元件

和转换元件组成的

它是一种能够感受非电信息的变化

并按一定的规律

将其转换成电信号输出的器件

这里我们以温度传感器为例

来进一步说明

温度传感器又称为热电式传感器

它是一种能够将温度变化

它是一种能够将温度变化

转换为电压或电流输出的传感器

那么能感受温度变化

并实现电量转换的元件有哪些呢

并实现电量转换的元件有哪些呢

除了常用的热电偶

金属热电阻

热敏电阻外

还有一些新型的温度传感器

如通过红外

光纤

微波

超声波等

都可以实现温度的测量

如果按照温度传感器的

工作原理来分类

就有以下一些常见的类型

第一类是热电偶

它是利用金属的温差电动势来测温

第二类是金属热电阻

它是利用金属导体的电阻值

随温度变化来测温

第三类是热敏电阻

它是利用半导体材料的电阻值

随温度变化来测温

第四类是集成温度传感器

它是利用晶体管

P-N结的电压

P-N结的电压

电流随温度传感器来测温

第五类是红外温度传感器

它是利用物体的热释电效应来测温

如果按工作方式来分类

温度传感器又可以分为接触式

和非接触式两种类型

如上述的红外温度传感器

就是非接触方式测温

其它四类传感器是采用接触方式测温

每种温度传感器都有不同的特点

和它的应用场合

比如

热电偶

热电阻

测温范围大

在工业领域中应用广泛

热敏电阻体积小

灵敏度高

在家用电器中应用广泛

红外温度传感器

采用非接触方式测温

非常适用于移动目标

或高温

高压

以及带电

等一些特殊的应用场合

以上对什么是传感器作了一个简要介绍

下面介绍第二部分

传感器技术的作用与地位

我们的世界已经进入信息时代

构成现代信息技术的三大支柱是

传感器技术

通信技术

和计算机技术

具体来讲

传感器技术用于信息采集

通信技术用于信息传输

计算机技术用于信息处理

它们在信息系统中分别起到

感官

神经

和大脑作用

要实现信息化处理

首先要获取

准确可靠的信息

而传感器

是获取信息的主要途径和手段

目前

传感器技术已经得到了广泛应用

下面我们来看一看

在不同的应用领域中

传感器具体有哪些作用

在工业生产过程中

尤其是自动化生产过程中

每个生产环节

都需要用各种传感器来监视和控制

生产过程中的各个参数

一是为了保证产品达到最好的质量

二是为了保证设备工作在最佳状态

传感器是自动控制系统中的关键性基础器件

直接影响到自动化技术的水平

在智能建筑方面

中央控制室

可以对大楼的空调制冷系统

给排水系统

变配电系统

照明系统

安防系统等进行集中监控和管理

其中就需要用到大量的传感器

比如

在智能建筑的安全防护中

要实现防盗

防火

防燃气泄漏

就采用了图像传感器

烟雾传感器

气体传感器

红外传感器

玻璃破碎传感器等

在门禁管理中

就采用了RFID识别技术

指纹识别技术

人脸识别技术等

这些先进的管理方式

打破了人们

打破了人们

几百年来用钥匙开门的传统

在家用电器中

越来越多的传感器得到应用

如

智能洗衣机中

就用到多种传感器

热敏电阻用于测量温度

湿敏元件用于测量湿度

转速计用于测量旋转速度

压力传感器

用于测量水位

电感传感器

用于测量质量

簧片管用于测量位置

红外浊度传感器用于测量水中的泡沫

在洗碗机中

用到了温度传感器

流量传感器

压力传感器

咸度传感器等

在烘干机

冰箱

烤箱

微波炉中

都用到了温度传感器

在计量测试中

电子秤

温度计

湿度计

速度计

流量计

等等应有尽有

各种衡器

和计量仪器的检测水平

与传感器技术密切相关

在医疗诊断中

现代医疗设备

都利用最先进的传感技术

比如

B超

CT

X光机

核磁共振

心电图

脑电图

数字式病理分析

体液分析等等

我们驾驶的汽车也使用了大量的传感器

智能化程度越高的汽车

使用的传感器也越多

如

汽车的空调是需要用到

温度和湿度传感器

汽车的速度

是通过转速传感器来测量的

汽车的位置定位

可以通过卫星自动定位系统来实现

还有燃油料位传感器

爆震传感器

里程表传感器等等

通过以上的示例可以看出

每个行业

每个领域都离不开各种各样的传感器

传感器和我们的生活息息相关

下面介绍第三个部分

传感器的历史与未来

传感器的历史远比

近代科学来得古老

如古代埃及就开始使用天平

16世纪前后

已经实现利用液体的热膨胀特性

进行温度测量

进行温度测量

瓦特发明的离心调速器

就是将旋转速度

变为位移的传感器

到了20世纪70年代

以电量为输出的传感器

得到飞速发展

几十年来

传感技术的发展

可以分为两个方面

一是寻找新的原理

新的材料和新的工艺

二是采用各种技术

来提高传感器的性能

概括来说

传感器未来的发展趋势可以归纳为

以下几点

一是新材料与新技术

如光纤

超导

纳米技术

生物技术等

这些都是目前的热点研究课题

二是提高传感器的性能和检测范围

使传感器测量精度更高

测量范围更广

三是传感器的微型化与微功耗

在物联网中

微功耗对于采用电池供电的设备

具有重要意义

具有重要意义

四是传感器的

集成化与多功能化

通过集成制造技术

可以使同一个传感器

实现多个参数的测量

五是传感器的智能化

比如非线性自动校正

故障自动诊断

温度自动补偿等

六是传感器的数字化和网络化

六是传感器的数字化和网络化

数字化的优点是非常明显的

不仅抗干扰能力强

而且便于传输

容易实现网络连接

可以肯定的是

未来的智能化设备

会越来越多

这些智能设备都离不开传感器

比如

能自动识别主人的房屋

能自动调节温度的衣服

能自动记录车流量的公路

能实现无人驾驶的汽车等

由此可见

传感器技术在发展经济

推动社会进步方面具有十分重要的作用

所以

世界上各个国家

都十分重视传感器技术的研究与发展

好

今天我要介绍的感知技术之传感器

今天我要介绍的感知技术之传感器

就是以上内容

谢谢