第3章物联网传感技术
1传感器概述2传感器技术3传感网概述4传感网关键技术5无线传感网
传感器概述传感器的概念、组成和分类传感器的特性传感器的具体实例01
传感器概述传感器的概念、组成和分类广义上讲，传感器是一种能将物理或者化学形式的能量转换为另外一种形式的能量的转换器。国家标准中，对传感器的定义是：“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”。简言之，传感器是一种用于感知物理世界各种参数或信号的设备或装置。它们可以将各种类型的物理量，如温度、压力、光强、声音、位置等，转换成可量化的电信号或其他形式的信号，以便于被电子设备读取、处理和分析什么是传感器？
传感器概述传感器的概念、组成和分类传感器一般由敏感元件、转换元件和其他辅助元件组成。有时也将辅助电路以及辅助电源作为传感器的组成部分。传感器的组成传感器组成示意图
传感器概述传感器的概念、组成和分类1.根据工作原理分类。可将传感器分为三类，分别是物理类（力、光、热、电等物理范畴）、化学类（产生化学变化的结果或现象采集）、生物类（生长、增值、分裂和抗体指标等）。物理传感器是利用某些变换元件的物理性质，以及某些功能材料的特殊物理性能制成的传感器。化学传感器是利用电化学反应原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。近年来，生物传感器作为一种新兴的传感器类型发展迅速。这种传感器利用生物活性物质对特定生物化学物质的选择性识别和测定。生物活性物质具有对某种物质的选择性亲和力，也称为识别能力，利用这种识别能力来判断物质的存在和浓度，并通过电化学方法将其转换为电信号。传感器的分类物理传感器（加速度；陀螺仪；压力传感器）化学传感器（电化学传感器）
传感器概述传感器的概念、组成和分类2.根据输入信息分类。该分类方法是通过被测信号的不同来进行分类的，从传感器名字上理解起来较为方便直观，如位移、速度、加速度、力、压力、光强、温度、湿度、粘度等不同类型的传感器。3.根据应用范围来分类。传感器根据其应用范围可分为多个类别，包括工业传感器、环境传感器、生物传感器、医疗传感器、农业传感器、交通传感器、安防传感器和运动传感器等。其分类方法并没有明确标准，可根据任务需要灵活分类。传感器的分类生物传感器（高特异性电化学生物传感器原理图和植入小鼠体内示意图）
传感器概述传感器的特性传感器的特性是指传感器的输入量和输出量对应关系特性，其输入—特性反映的是与内部结构参数有关系的外部特征，通常用静态特性和动态特性来描述。理想状态下，传感器的输入与输出呈一一对应关系，而且多为线性关系。但在实际情况下输入输出并不会完全符合对应的线性关系.通常输入量分为两种形式。一种是静态形式，即待测量为不随时间变化或者变化缓慢的准静态信号。另外一种是动态形式，即待测量为随时间变化的信号。传感器的特性
传感器概述传感器的特性传感器的静态特性描述的是传感器在被测量各种参数处于稳定状态下的输入-输出的关系。评价传感器的静态特性的重要指标是：测量范围、线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。传感器的静态性能指标A.线性度B.迟滞C.重复性。传感器的几种静态性能指标示意图
传感器概述传感器的特性传感器的动态特性指的是传感器的输出量与随时间变化的被测量之间的动态关系。一般利用微分方程来描述传感器的输入和输出关系。理论上，将传感器的静态特性当作其动态性的一个特例。将微分方程中的一阶及以上的微分项取0时，即可得到静态特性。在被检测量信号为时间的函数时（即输入信号随时间变化），其输出量也将是时间的函数（即输出信号也随时间变化），两者的关系要用动态特性来说明。动态误差：在实际情况下，当输入量变化较快的时候，由于传感器的机械惯性、热惯性、电磁储能元件及电路充放电等多种原因，输出信号相对于输入信号在波形上出现失真，从而造成两者的差异。传感器的动态性能指标
传感器概述传感器的具体实例1.光线传感器。光线传感器类似于人类的眼睛，它们都能够感知不同光线环境并做出相应的调整，就像人眼在不同光线下能自动调节，光线传感器也能根据环境光线调整手机屏幕的亮度，从而延长电池续航时间。这种传感器可以根据环境光线实时调整屏幕亮度，并有些还能控制按键呼吸灯的明暗状态。例如，在明亮的户外环境中，屏幕会调至最亮状态，而在黑暗环境中，屏幕亮度则会相应降低。这种智能调节不仅提高了用户体验，还有助于节省电量，使手机在不同光线条件下都能够更好地工作。手机中的传感器光线感应器实物图
传感器概述传感器的具体实例2.距离传感器。距离传感器的构成十分简单，通常由一个红外LED灯和红外辐射光线探测器组成，位于手