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传感器在物联网中应用
发布时间:2011-09-08   点击次数:4780次

传感器可“大”可“小”

  感知层由传感器和部分与传感器连成一体的传感网(无源传感器)组成,处于三层架构的zui底层,这也是物联网zui基础的联接和管理对象。 zui广义来说,传感器是把各种非电量转换成电量的装置,非电量可以是物理量、化学量、生物量等等。

  一说到传感器,可能大家就会往小的方面想,在物联网的大概念下,一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”,它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。这也是为什么在DCM划分中用“Device”(设备或装置)来描述物联网底层的原因,笔者认为,这样描述更符合物联网目前的战略地位。

  传统的、狭义的传感器种类已有很多,而且有多种分类方法,例如,可分为有源和无源两大类。有源传感器将非电量转换为电能量,无源程序传感器不起能量转换作用,只是将被测非电量转换为电参数的量。每一类传感器又可做进一步细分,如图1所示的生物传感器、纳米传感器的细分。物联网关注传感器的实际应用,下面是我们按应用方式进行的分类。

  形形色色的传感器

  生物传感器: 对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测,涉及的是生物物质,主要用于临床诊断检查、治疗时实施监控、发酵工业、食品工业、环境和机器人等。

  汽车传感器: 它把汽车运行中各种工况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,转化成电信号输给计算机,测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等。

  液位传感器: 利用流体静力学原理测量液位,是压力传感器的一项重要应用,适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。

  速度传感器: 是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器,适应于速度监测。

  加速度传感器: 是一种能够测量加速力的电子设备,可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析,以及鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。

  核辐射传感器: 利用放射性同位素来进行测量的传感器,适用于核辐射监测。

  振动传感器: 是一种目前广泛应用的报警检测传感器,它内部用压电陶瓷片加弹簧重锤结构检测振动信号,用于机动车、保险柜、库房门窗等场合的防盗装置中。

  湿度传感器: 分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件,适用于湿度监测。

  磁敏传感器: 利用磁场作为媒介可以检测很多物理量的传感器,测量位移、振动、力、转速、加速度、流量、电流、电功率等。

  气敏传感器: 是一种检测特定气体的传感器,适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。

  力敏传感器: 是用来检测气体、固体、液体等物质间相互作用力的传感器,适用于力度监测。

  位置传感器: 用来测量机器人自身位置的传感器,适用于机器人控制系统。

  光敏传感器: 是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器,适用于对光的探测; 还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测。

  光纤传感器: 是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质发生变化,称为被调制的信号光,再经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数,适用于对磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量。

  纳米传感器: 运用纳米技术制造的传感器,应用领域为生物、化学、机械、航空、军事等。

  压力传感器: 是工业实践中zui为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

  位移传感器: 又称为线性传感器,它分为电感式位移传感器、电容式位移传感器、光电式位移传感器、超声波式位移传感器、霍尔式位移传感器,主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。

  激光传感器: 利用激光技术进行测量的传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。

  MEMS传感器: 包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。

  半导体传感器: 利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器,适用于工业自动化、遥测、工业机器人、家用电器、环境污染监测、医疗保健、医药工程和生物工程。

  气压传感器: 用于测量气体的压强,适用于与气体压强相关的物理实验, 也可以在生物和化学实验中测量干燥、无腐蚀性的气体压强。

  红外线传感器: 利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤,应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。

  超声波传感器: 是利用超声波的特性研制而成的传感器,广泛应用在工业、国防、生物医学等。

  遥感传感器: 是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。

  高度传感器: 其原理是测得滑臂与基准线夹角的大小来换算出相应的熨平板高度,用于高度测量。

  地磅传感器: 是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置,用于称重。

  图像传感器: 是利用光电器件的光电转换功能,将其感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号“图像”的一种功能器件,广泛用于自动控制和自动测量,尤其是适用于图像识别技术。

  厚度传感器: 测量材料及其表面镀层厚度的传感器,用于厚度测量。

  微波传感器: 是利用微波特性来检测一些物理量的器件,广泛用于工业,交通及民用装置中。

  视觉传感器: 能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素,工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。

  空气流量传感器: 是测定吸入发动机的空气流量的传感器,适用于汽车发动机。

  化学传感器: 对各种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器,适用于矿产资源的探测、气象观测和遥测、工业自动化、医学上远距离诊断和实时监测、农业上生鲜保存和鱼群探测、防盗、安全报警和节能等。

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