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物联网的心脏,竟是数以亿计的它!

物联网的心脏,竟是数以亿计的它! 联诚科技集团
2017-08-29
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导读:无数传感器被作为物联网感知层核心部件嵌入到各种设备中...

科技创新·服务交通·造福社会

谈及物联网时代,传感器是其中最关键的组件之一。数以“亿”计的传感器被作为物联网感知层核心部件嵌入到各种设备中,如:移动终端、智能电表、建筑物和各工业机器等,从而开启万物互联时代。


按照一般的划分,物联网在结构上分为感知层、网络层和应用层三个部分。关于物联网的知识请阅览阿biu以前的推送哦心心相连~我们离天涯咫尺只有一张“物联网”的距离!》,戳这里戳这里~


其中的感知层作为网络层传输的数据源头、应用层计算的数据基础,由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签、摄像头、红外线、GPS等感知终端,是物联网识别物体、采集信息的来源,更被誉为物联网时代下的五官。


按照不同的划分方式,传感器可以被分为不同的类别。


例如按照被测的非电物理量划分,可以分为压力传感器和温度传感器等;按照将非电物理量转换为电物理量时的工作方式划分,可以分为能量转换型(工作时不需要额外的能量接入)和能量控制型(工作时需要额外的能量接入)等,此外还可以按照制造工艺,分为陶瓷传感器和集成传感器等。



小编从各种不同物理量入手

为大家盘点那些在物联网领域常见的

传感器


温度传感器


温度传感器使用范围广,数量多,居各种传感器之首。它的发展大致经历了以下三个阶段,分别是传统的分立式、模拟集成式及新型的智能式温度传感器,目前正向着超智能化和网络化的方向发展。



温度传感器从使用的角度大致可以分为接触式和非接触式两类。


传统温度计原理


接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触,通过热传导对流原理达到热平衡,这时的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高,可以测量物体内部的温度分布,但对于运动的、热容量比较小的感温元件有腐蚀作用,将会产生很大的误差。


非接触式温度传感器的测温元件与被测对象互不接触,采用辐射热交换原理。这种测温方法可以测量热容量较小、变化迅速的对象,也可测温度场的温度分布,但受环境的影响比较大。


温度传感器的主要应用在智能保温、环境温度检测等和温度紧密相关的领域。


距离传感器


距离传感器根据测距时发出的脉冲信号不同,可以分为光学和超声波两种。二者的原理类似,都是通过向被测物体发送脉冲信号,接收反射,然后根据时差、角度差和脉冲速度计算出被测物体的距离。

常用的距离测量方法叫做飞行时间


通过发射并测量特定的能量波束,从发射开始到被物体反射回来的时间,通过时间间隔来推算与物体之间的距离。这个特定的能量波束可以是超声波,激光,红外光、雷达等。传感器的测量精度很高,可以精确测量距离。


飞行时间(flying time)原理


距离传感器自投放使用以来,在各个方面得到应用。例如,将红外距离传感器技术应用在监控摄像机上可以实现各种检测功能,如:违规停车,机动巡逻等。


烟雾传感器


烟雾传感器通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范,是一种技术先进,稳定可靠的传感器,被成熟运用到各种消防报警系统中。根据探测原理的不同,常用的有化学探测和光学探测两种。



化学探测利用了放射性镅241元素,在电离状态下产生正、负离子,在电场作用下定向运动产生稳定的电压和电流。一旦有烟雾进入传感器,影响了正、负离子的正常运动,使电压和电流产生了相应变化,就能通过计算就能判断烟雾的强弱。


光学探测通过光敏材料探测,在正常情况下光线能完全照射在光敏材料上,产生稳定的电压和电流。一旦有烟雾进入传感器,则会影响光线的正常照射,从而产生波动的电压和电流,通过计算也能判断出烟雾的强弱。

光电烟雾传感器原理


烟雾传感器广泛应用在火情报警和安全探测等领域,与弱电控制系统配合使用,是智能家居和安防主机的必备产品。


脉搏传感器


脉搏传感器是一种用来检测类似心率的机器,常见的类型主要以光电为主,有分立式和一体式两种,发射部份有采用可见光和红外光。



常用的脉搏传感器利用敏感性原理,通过特定波长的红外线对血液变化检测。通过心脏的周期性跳动,引起被测血管中的血液在流速和容积上的规律性变化,经过信号的降噪和放大处理,计算出当前的心跳次数。


值得一提的是,根据不同人肤色深浅的不同,同一款心律传感器发出的红外线穿透皮肤和经皮肤反射的强弱也不同,这就造成了测量结果方面存在一定的误差。通常情况下一个人的肤色越深,则红外线就越难从血管反射回来,从而对测量误差的影响就越大。



目前脉搏传感器主要应用在各种可穿戴设备和智能医疗器械上。


角速度传感器


说起角速度传感器很多人比较陌生,但如果提到它的另一个名字——陀螺仪,相信有不少人知道。

三轴陀螺仪动态展示图


角速度传感器基于角动量守恒的原理设计。一般由一个位于轴心且可旋转的转子构成,通过转子的旋转和角动量的改变,反应物体的运动方向和相对位置信息。单轴的角速度传感器只能测量单一方向的改变,因此一般的系统要测量 X、Y、Z 轴三个方向的改变,就需要三个单轴的角速度传感器。


常见的角速度传感器应用就是手机,如极品飞车等手游就是通过角速度传感器的作用产生汽车左右摇摆的交互模式。除了手机外,角速度传感器还被广泛应用在导航定位以及 AR/VR 等领域。


气压传感器


气压传感器是一种能够测量绝对大气压强的元件,通过将敏感元件大气压转换为可被电路处理的电量值。


空间中的大气层如同裹在地球表面上的“被子”,大气压由空气重力产生,跟随海拔高度的变化,大气压强也随之发生变化。因此气压传感器除了直接测量气压的大小外,还可以间接对海拔高度进行测量。


在应用方面最常见的是在三维GPS导航,无论你在高架还是底层,气压传感器都能精准的识别高度变化。

 


除了上述提到的传感器

物联网中常见的还有加速度传感器、湿度传感器、指纹传感器等。它们的工作原理虽然各有不同,但最基本的原理都是上述提到的,即通过光、声、材料以及化学原理将待测量转化为电学量,只不过大多都根据特定的领域在一般原理的基础上做了特定的升级和扩展。


自从工业时代被发明以来,传感器就在生产控制和探测计量等领域发挥着至关重要的作用。正如人的眼睛和耳朵一样,作为物联网中一个从外界接收信息的载体,重要的感知层前端,随着物联网的普及传感器将迎来一个高速的发展期。


本文部分内容综合整理自网络

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联诚科技集团股份有限公司成立于2000年,是一家国内领先的在工业互联网、智慧交通、智慧城市领域拥有完全自主可控的工业控制器、工业云软件及行业应用解决方案的高科技企业。
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