现代传感器技术——面向物联网应用（第2版）全套PPT课件.pptx

物联网专业现代传感器技术目录第一篇传感器技术基础1.绪论2.传感器的性能与评价3.电阻、电容和电感的传感原理与测量方法4.传感器中常用的物理效应与器件弹性效应与元件特性电阻应变效应与器件压电效应与器件光电效应与器件磁相关的效应与器件热阻、热电和热释电效应与器件其他效应与器件目录第二篇常见参量测量与传感器5.机械量传感器6.热学量(温度)传感器7.其他物理量(光、电)传感器8.化学传感器第三篇发展中的传感器技术9.集成化和微型传感器10.智能传感器技术与网络化及接口标准11.低功耗的传感器电路和数据获取与处理技术第四篇物联网应用的传感器和典型方案12.物联网典型应用中的传感器和典型节点方案第一篇传感器技术基础1.绪论1）传感器的地位和作用（1）背景和位置、功能-物质、能源、信息:人类不可或缺-人的信息获取途径：五官-传感器-机器的“电五官”和作为工具的功能要求-信息技术和信息系统感知外界的“窗口”（2）在信息系统中的作用-信息的收集、采集、交换-基本作用和目的—测量例:自动化系统、消费电子:用量?没有传感器，不能实现测量；没有测量，就没有科学，就没有技术！人与机器的功能对应关系1.绪论2）相关概念（1）测量-定义：确定对象属性、量值的全部操作。具体：与标准量比较，确定倍数值。取得认识的一种手段-同义词：检测、测试（2）测量系统-实现测量的工具，涉及测量方法、信息分析处理；-作用与特性：描述客体的特性、品质，客观+实验！例:金-基本功能及组成：传感器-感测信号信号调理+处理测量系统的基本功能与构成框图1.绪论2）相关概念（1）传感器-国标(2005)定义：能感受被测量并按一定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。-相关名词：敏感(sensing)元件、转换(transduce)元件-国标定义的含义：①传感器是测量装置，能完成检测任务；②其输入是某种被测量，可能是物理量或化学量、生物量等③其输出是某种便于传输、转换、处理和显示的物理量，如气、光、电等，目前主要是电量(原因？)；④输出量与输入量有单值确定的对应关系，且有一定精确度-其他称谓：1.绪论2）相关概念（2）传感器的分类-原因种类繁多，同种参量可用不同原理的传感器测量；m-s基于一种传感原理可制作多种参量传感器；s-m实际中按原理、被测量、材料、工艺、应用等不同分类。-基本物理量和派生物理量名目繁多的待测物理量本质上只是一些基本物理量和由其派生的其他物理量；了解它们之间的关系，有助于划分传感器类型和从总体上认识掌握传感器原理、性能及选用。-表1-2-21.绪论2）相关概念（2）传感器的分类-具体分类依据与类别按对外界能源的需要-无源型、有源型；按输出信号类型-模拟式、数字式；按测量工作方式-偏转型、零示型；按被测对象和敏感原理-具体被测量的传感器、具体原理的传感器类别细分按其他依据分类-材料、工艺、用途…哪些类的相对有利于IoT的应用？1.绪论3）传感器的一般构成-一般组成结构-功能与作用敏感元件：感受+输出转换元件：参量类型变换转换电路：有用信号输出辅助电源：工作条件、激励？-最基本的环节：敏感+转换-实际构成的差异：同一元件可有不同的功能作用，有些部件并非都必须。例1，例2：-用于中间变换的常用物理参量：位移、光、热一般传盛器的组成框图？不可或缺？1.绪论4）传感器的信号调理与接口（1）信号调理及实现方式-作用与位置作用：调理敏感/转换元件或者传感器的输出信号，使其更好地满足后续信号传输、处理或显示的要求。位置：-主要类型：电平调整、线性化、信号形式变换、滤波、阻抗匹配等-主要实现方式：模拟电路（集成器件）信号调理环节在传感器测量系统中的位置注：转换电路、检测电路、信号调理电路之间的界限并不很明确，但功能作用明确1.绪论4）传感器的信号调理与接口（2）接口与数域-系统模块化和输出标准化的意义实际的测量系统虽是多环节的有机组合，但不必深入了解各功能模块内部原理及结构，就可对整个系统进行设计、实现且便于维护。-模块化的测量系统说明：实用中具体的功能模块并不总是被分成截然不同的部分，但最终利用传感器的输出信号之前，一般都对其进行某种处理。1.绪论4）传感器的信号调理与接口（2）接口与数域-接口：实现两功能模块间电气参数连接的部分。接口电路可工作在同一电气参数范围，如将传感器输出的模拟信号调理成标准输出信号；也可将信号从一个数域变换到另一数域，