感知技术.doc
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1、感知技术一、传感器技术传感器是构成物联网的基础单元,是物联网的耳目,是物联网获取相关信息的来源。具体来说,传感器是一种能够对当前状态进行识别的元器件,当特定的状态发生变化时,传感器能够立即察觉出来,并且能够向其他的元器件发出相应的信号,用来告知状态的变化。关于传感器的概念,国家标准GB7665-87是这样定义的:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。也就是说,传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现
2、自动检测和自动控制的首要环节。传感器根据不同的标准可以分成不同的类别。按照被测参量,可分为机械量参量(如位移传感器和速度传感器)、热工参量(如温度传感器和压力传感器)、物性参量(如pH 传感器和氧含量传感器);按照工作机理,可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。物理传感器是利用物质的物理现象和效应感知并检测出待测对象信息的器件,化学传感器是利用化学反应来识别和检测信息的器件,生物传感器是利用生物化学反应的器件,由固定生物体材料和适当转换器件组合成的系统,与化学传感器有密切关系。按照能量转换,可分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。能量转化型传感器主要由能量变换元件构成,不需用外加电源,基
3、于物理效应产生信息,如热敏电阻、光敏电阻等。能量控制型传感器是在信息变换过程中,需外加电源供给,如霍尔传感器、电容传感器。按传感器使用材料,可分为半导体传感器、陶瓷传感器、复合材料传感器、金属材料传感器、高分子材料传感器,超导材料传感器、光纤材料传感器、纳米材料传感器等。按传感器输出信号,可分为模拟传感器和数字传感器。数字传感器直接输出数字量,不需使用A/D 转换器,就可与计算机联机,提高系统可靠性和精确度, 具有抗干扰能力强, 适宜远距离传输等优点,是传感器发展方向之一。这类传感器目前有振弦式传感器和光栅传感器等。目前,传感技术广泛地应用在工业生产、日常生活和军事等各个领域。在工业生产领域,
4、传感器技术是产品检验和质量控制的重要手段,同时也是产品智能化的基础。传感器技术在工业生产领域中广泛应用于产品的在线检测,如零件尺寸、产品缺陷等,实现了产品质量控制的自动化,为现代品质管理提供了可靠保障。另外,传感器技术与运动控制技术、过程控制技术相结合,应用于装配定位等生产环节,促进了工业生产的自动化,提高了生产效率。传感器技术在智能汽车生产中至关重要。传感器作为汽车电子自动化控制系统的信息源、关键部件和核心技术,其技术性能将直接影响到汽车的智能化水平。目前普通轿车约需要安装几十至近百只传感器,而豪华轿车上传感器的数量更是多达两百余只。发动机部分主要安装温度传感器、压力传感器、转速传感器、流量
5、传感器、气体浓度和爆震传感器等,它们需要向发动机的电子控制单元(ECU)提供发动机的工作状况信息,对发动机的工作状况进行精确控制。汽车底盘使用了车速传感器、踏板传感器、加速度传感器、节气门传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等,从而实现了控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等功能。车身部分安装有温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器、车速传感器、加速度传感器、测距传感器、图像传感器等,有效地提高了汽车的安全性、可靠性和舒适性等。在日常生活领域,传感技术也日益成为不可或缺的一部分。首先,传感器技术普遍应用于家用电器,如数码相机和数码摄像机的自动对焦;空调、冰
6、箱、电饭煲等的温度检测;遥控接收的红外检测等。其次,办公商务中的扫描仪和红外传输数据装置等也采用了传感器技术。第三,医疗卫生事业中的数字体温计、电子血压计、血糖测试仪等设备同样是传感器技术的产物。在科技军事领域,传感技术的应用主要体现在地面传感器,其特点是结构简单、便于携带、易于埋伏和伪装,可用于飞机空投、火炮发射或人工埋伏到交通线上和敌人出现的地段,用来执行预警、地面搜索和监视任务。当前的军事领域使用的传感器主要有震动传感器、声响传感器、磁性传感器、红外传感器、电缆传感器、压力传感器和扰动传感器等。传感器技术在航天领域中的作用更是举足轻重,用于火箭测控、飞行器测控等。二、RFID技术RFID
7、是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。一套完整RFID系统由阅读器与应答器两部份组成 ,其动作原理为由阅读器发射一特定频率之无限电波能量给应答器,用以驱动应答器电路将内部之ID码送出,此时阅读器便接收此ID码。应答器的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污,且晶片密码为世界唯一无法复制,安全性高、长寿命。RFID的应用非常广泛,目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盜器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID标签有两种:有源标签和无源标签。最基本的RFID系统由三部
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