第四章 物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)

1、 傳感器與我們的生活密不可分 v燈光 v煙霧 v手機(jī)（數(shù)一數(shù)智能手機(jī)里的傳感器） v車輛（速度、胎壓、燈光、雨刷、液位） v工作 v娛樂 v 探空火箭探空火箭 人臉識(shí)別人臉識(shí)別 新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)新能源汽車關(guān)鍵技術(shù) 多用途無(wú)人機(jī)多用途無(wú)人機(jī) 航天英雄楊立偉發(fā)射北華航天研發(fā)的火航天英雄楊立偉發(fā)射北華航天研發(fā)的火 箭箭 北華航天成果在東北亞博覽會(huì)開幕式上北華航天成果在東北亞博覽會(huì)開幕式上 吳儀副總理參觀北華航天新能源汽車吳儀副總理參觀北華航天新能源汽車 副省長(zhǎng)矯正中試乘北華智能車副省長(zhǎng)矯正中試乘北華智能車 傳感器是物體的“五官” 把特定的被測(cè)信號(hào)，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成 某種可用信號(hào)。 可用信號(hào)：便于處

2、理的信號(hào)，一般為電 信號(hào)，如電壓、電流、電阻、電容、頻率等 利用各種物理、化學(xué)、生物效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì) 被測(cè)信號(hào)的測(cè)量。 傳感器兩個(gè)概念： 1、檢測(cè)信號(hào) 2、能把檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有對(duì)應(yīng) 函數(shù)關(guān)系、便于傳輸、處理的物理量。 傳統(tǒng)傳感器基礎(chǔ)知識(shí)傳統(tǒng)傳感器基礎(chǔ)知識(shí) 幾種常用傳感器介紹幾種常用傳感器介紹 智能傳感器智能傳感器 MEMSMEMS技術(shù)技術(shù)4 1 2 3 傳感器接口技術(shù)傳感器接口技術(shù) 5 4.1 傳統(tǒng)傳感器基礎(chǔ)知識(shí) 1 傳感器技術(shù)傳感器技術(shù)：是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，處于物是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，處于物 聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的感知層。聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的感知層。 2 傳感器傳感器：是一種能把特定的被測(cè)信號(hào)，按一定規(guī)是

3、一種能把特定的被測(cè)信號(hào)，按一定規(guī) 律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置，以滿足律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置，以滿足 信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。 。 是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，處于物是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，處于物 聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的感知層。聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的感知層。 互聯(lián)互通。 傳感器 技術(shù) 3 傳感器作用傳感器作用：傳感器處于研究對(duì)象與檢測(cè)系統(tǒng)的傳感器處于研究對(duì)象與檢測(cè)系統(tǒng)的 接口位置，是感知、獲取與檢測(cè)信息的接口位置，是感知、獲取與檢測(cè)信息的窗口窗口，它提，它提 供物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)賴以進(jìn)行供物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)賴以進(jìn)行決策決策和和處理處理所必需的原始數(shù)所必需的

4、原始數(shù) 據(jù)。據(jù)。 按按 被被 測(cè)測(cè) 量量 分分 類類 物理量物理量 傳感器傳感器 力學(xué)量力學(xué)量 壓力傳感器、力傳感器、力矩傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器、力傳感器、力矩傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、 流量傳感器、位移傳感器、位置傳感器、尺度傳感器、密度傳感器、流量傳感器、位移傳感器、位置傳感器、尺度傳感器、密度傳感器、 粘度傳感器、硬度傳感器、濁度傳感器粘度傳感器、硬度傳感器、濁度傳感器 熱學(xué)量熱學(xué)量溫度傳感器、熱流傳感器、熱導(dǎo)率傳感器溫度傳感器、熱流傳感器、熱導(dǎo)率傳感器 光學(xué)量光學(xué)量可見光傳感器、紅外光傳感器、紫外光傳感器、照度傳感器、色度可見光傳感器、紅外光傳感器、紫外光

5、傳感器、照度傳感器、色度 傳感器、圖像傳感器、亮度傳感器傳感器、圖像傳感器、亮度傳感器 磁學(xué)量磁學(xué)量磁場(chǎng)強(qiáng)度傳感器、磁通傳感器磁場(chǎng)強(qiáng)度傳感器、磁通傳感器 電學(xué)量電學(xué)量電流傳感器、電壓傳感器、電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器電流傳感器、電壓傳感器、電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器 聲學(xué)量聲學(xué)量聲壓傳感器、噪聲傳感器、超聲波傳感器、聲表面波傳感器聲壓傳感器、噪聲傳感器、超聲波傳感器、聲表面波傳感器 射線射線x x射線傳感器、射線傳感器、射線傳感器、射線傳感器、射線傳感器、輻射劑量傳感器射線傳感器、輻射劑量傳感器 化學(xué)量化學(xué)量 傳感器傳感器 離子傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器離子傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器 生理量生理量 傳感器傳感

6、器 生物量生物量體壓傳感器、脈搏傳感器、心音傳感器、體溫傳感器、血流傳感器、體壓傳感器、脈搏傳感器、心音傳感器、體溫傳感器、血流傳感器、 呼吸傳感器、血容量傳感器、體電圖傳感器呼吸傳感器、血容量傳感器、體電圖傳感器 生化量生化量酶式傳感器、免疫血型傳感器、微生物型傳感器、血?dú)鈧鞲衅?、血液酶式傳感器、免疫血型傳感器、微生物型傳感器、血?dú)鈧鞲衅?、血?電解質(zhì)電解質(zhì) 傳感器的基本原理傳感器的基本原理 靜態(tài)特性靜態(tài)特性： 指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸 出和出和 輸入關(guān)系。輸入關(guān)系。 衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度線性度、靈敏靈敏 度度、遲滯遲滯和

7、和重復(fù)性重復(fù)性等。等。 動(dòng)態(tài)特性：動(dòng)態(tài)特性： 輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 傳感器的基本指標(biāo)傳感器的基本指標(biāo) 1. 工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)：以傳感器一微機(jī)為核心的自 動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng) 2. 航空航天：飛行速度方向、飛行姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè) 3. 資源探測(cè)與環(huán)境保護(hù)：大氣、水質(zhì)污染、放射 性、噪聲的檢測(cè) 4. 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：人體溫度、血壓及腔內(nèi)壓力、血液 5. 家用電子產(chǎn)品 6. 軍事領(lǐng)城 傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域 4.2 4.2 幾種常用傳感器介紹幾種常用傳感器介紹 19 基本介紹基本介紹： 1 溫標(biāo)溫標(biāo)：用來(lái)用來(lái)度量度量物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺。物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺。

8、 2 敏感元件與被測(cè)介質(zhì)接觸與否，分為：敏感元件與被測(cè)介質(zhì)接觸與否，分為： 接觸式溫度傳感器接觸式溫度傳感器 非接觸式溫度傳感器非接觸式溫度傳感器 3 材料及電子元件特性，分為：材料及電子元件特性，分為： 熱電阻熱電阻 熱電偶熱電偶 21 1 絕對(duì)濕度：絕對(duì)濕度：是大氣中水汽的密度，即單位大氣中是大氣中水汽的密度，即單位大氣中 所含水汽的質(zhì)量所含水汽的質(zhì)量。 2 相對(duì)濕度相對(duì)濕度：相對(duì)濕度，指空氣中水汽壓與飽和水相對(duì)濕度，指空氣中水汽壓與飽和水 汽壓的百分比。濕空氣的絕對(duì)濕度與相同溫度下可汽壓的百分比。濕空氣的絕對(duì)濕度與相同溫度下可 能達(dá)到的最大絕對(duì)濕度之比能達(dá)到的最大絕對(duì)濕度之比。 3 露點(diǎn)

9、：露點(diǎn)：使大氣中原來(lái)所含有的未飽和水汽變成飽使大氣中原來(lái)所含有的未飽和水汽變成飽 和水汽所必須降低的溫度值和水汽所必須降低的溫度值。 基本介紹基本介紹： 分類： 電阻電阻 濕度濕度 傳感器傳感器 敏感元件為濕敏電阻，其主要敏感元件為濕敏電阻，其主要 材料一般為電介質(zhì)、半導(dǎo)體、多材料一般為電介質(zhì)、半導(dǎo)體、多 孔陶瓷、有機(jī)物及高分子聚合物孔陶瓷、有機(jī)物及高分子聚合物 。 電容電容 濕度濕度 傳感器傳感器 敏感元件為濕敏電容，主要材料一敏感元件為濕敏電容，主要材料一 般為高分子聚合物、金屬氧化物。這般為高分子聚合物、金屬氧化物。這 些材料對(duì)水分子有較強(qiáng)的吸附能力，些材料對(duì)水分子有較強(qiáng)的吸附能力， 吸

10、附水分的多少隨環(huán)境濕度而變化。吸附水分的多少隨環(huán)境濕度而變化。 25 利用超聲波的特性研制而成；利用超聲波的特性研制而成； 一種振動(dòng)頻率高于聲波的一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波機(jī)械波； 頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象??；特別是方向性好、頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象?。惶貏e是方向性好、 能夠成為射線而定向傳播對(duì)能夠成為射線而定向傳播對(duì)液體、固體液體、固體的穿透本領(lǐng)的穿透本領(lǐng) 很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中它可穿透幾十很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中它可穿透幾十 米的深度。米的深度。 超聲波碰到雜質(zhì)或分界面，會(huì)產(chǎn)生顯著反射，形成超聲波碰到雜質(zhì)或分界面，會(huì)產(chǎn)生顯著反射，形成 反射成回波碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒

11、效應(yīng)。反射成回波碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。 廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。 超聲波傳感器超聲波傳感器 27 被測(cè)氣體的種類繁多，它們的性質(zhì)也被測(cè)氣體的種類繁多，它們的性質(zhì)也 各不相同。所以不可能用一種方法來(lái)檢各不相同。所以不可能用一種方法來(lái)檢 測(cè)各種氣體，其分析方法也隨氣體的種測(cè)各種氣體，其分析方法也隨氣體的種 類、濃度、成分和用途而異。類、濃度、成分和用途而異。 氣敏傳感器氣敏傳感器 1 氣敏傳感器：氣敏傳感器：指將被測(cè)氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其成一指將被測(cè)氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其成一 定關(guān)系的電量輸出的裝置或器件。定關(guān)系的電量輸出的裝置或器件。 主要參數(shù)

12、與特性：主要參數(shù)與特性： 靈敏度：氣敏元件對(duì)氣體的敏感程度靈敏度：氣敏元件對(duì)氣體的敏感程度 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間：氣敏元件的反應(yīng)速度氣敏元件的反應(yīng)速度 選擇性：氣敏元件對(duì)不同的氣體有不同的靈敏度選擇性：氣敏元件對(duì)不同的氣體有不同的靈敏度 穩(wěn)定性：氣敏元件的輸出特性保持不變的能力穩(wěn)定性：氣敏元件的輸出特性保持不變的能力 應(yīng)用應(yīng)用 半導(dǎo)體氣敏元件半導(dǎo)體氣敏元件，由于具有靈敏度高、，由于具有靈敏度高、 響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、恢復(fù)時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)和響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、恢復(fù)時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)和 成本低等待點(diǎn)，所以半導(dǎo)體氣敏傳感器有成本低等待點(diǎn)，所以半導(dǎo)體氣敏傳感器有 很廣的應(yīng)用。很廣的應(yīng)用。 4.3 4.3 智能傳感器智能

13、傳感器 基本概念：基本概念： 1 智能傳感器：（智能傳感器：（intelligent sensorintelligent sensor）具有信息處理功能具有信息處理功能 的傳感器。智能傳感器帶有的傳感器。智能傳感器帶有微處理機(jī)，具有采集、處理微處理機(jī)，具有采集、處理 、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合 的產(chǎn)物。的產(chǎn)物。 2 三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：三個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 通過(guò)軟件技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度的信息采集，而且成本低；通過(guò)軟件技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度的信息采集，而且成本低； 具有一定的編程自動(dòng)化能力；具有一定的編程自動(dòng)化能力； 功能多樣化。功能多樣化。 系統(tǒng)組成 功

14、能功能 自補(bǔ)償和計(jì)算自補(bǔ)償和計(jì)算 自診斷功能自診斷功能 復(fù)合敏感功能復(fù)合敏感功能 強(qiáng)大的通訊接口功能強(qiáng)大的通訊接口功能 現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)功能現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)功能 提供模擬和數(shù)字輸出提供模擬和數(shù)字輸出 數(shù)值處理功能數(shù)值處理功能 掉電保護(hù)功能掉電保護(hù)功能 特點(diǎn)特點(diǎn) 一定程度的一定程度的人工智能是硬件和軟件人工智能是硬件和軟件的結(jié)合體，可實(shí)的結(jié)合體，可實(shí) 現(xiàn)學(xué)習(xí)功能，更能體現(xiàn)儀表在控制體統(tǒng)的作用?？梢愿鶕?jù)不現(xiàn)學(xué)習(xí)功能，更能體現(xiàn)儀表在控制體統(tǒng)的作用?？梢愿鶕?jù)不 同的測(cè)量要求，選擇合適的方案，并能對(duì)信息進(jìn)行綜合處理，同的測(cè)量要求，選擇合適的方案，并能對(duì)信息進(jìn)行綜合處理， 對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。 多敏感

15、功能將原來(lái)多敏感功能將原來(lái)分散的、各自獨(dú)立的單敏傳感器分散的、各自獨(dú)立的單敏傳感器 集成為具有多敏功能的傳感器，能同時(shí)測(cè)量多種物理量和化集成為具有多敏功能的傳感器，能同時(shí)測(cè)量多種物理量和化 學(xué)量，全面反映被測(cè)量的綜合信息。學(xué)量，全面反映被測(cè)量的綜合信息。 精度高、測(cè)量范圍寬，隨時(shí)檢測(cè)出被測(cè)量的變化對(duì)精度高、測(cè)量范圍寬，隨時(shí)檢測(cè)出被測(cè)量的變化對(duì) 檢測(cè)元件特性的影響，并完成各種運(yùn)算，其輸出信號(hào)更為精檢測(cè)元件特性的影響，并完成各種運(yùn)算，其輸出信號(hào)更為精 確，同時(shí)其量程比可達(dá)確，同時(shí)其量程比可達(dá)100:1100:1，最高達(dá)，最高達(dá)400:1400:1，可用一個(gè)智能，可用一個(gè)智能 傳感器應(yīng)付很寬的測(cè)量范

16、圍，特別適用要求量程比大的控制傳感器應(yīng)付很寬的測(cè)量范圍，特別適用要求量程比大的控制 場(chǎng)合。場(chǎng)合。 通信功能可采用標(biāo)準(zhǔn)化總線接口，進(jìn)行信息交換，通信功能可采用標(biāo)準(zhǔn)化總線接口，進(jìn)行信息交換， 這事智能傳感器的標(biāo)志之一。這事智能傳感器的標(biāo)志之一。 基于基于IEEE 1451IEEE 1451的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器 1 IEEE 1451IEEE 1451：一種新的一種新的通用智能化傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)通用智能化傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)， 它為即插即用它為即插即用智能傳感器智能傳感器與與現(xiàn)有的各種總線現(xiàn)有的各種總線提供了通提供了通 用的接口標(biāo)準(zhǔn)。用的接口標(biāo)準(zhǔn)。 2 標(biāo)準(zhǔn)的目的：標(biāo)準(zhǔn)的目的：開發(fā)一種軟硬件

17、連接方案，將智能變開發(fā)一種軟硬件連接方案，將智能變 送器連接到送器連接到網(wǎng)絡(luò)或直接支持現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)或直接支持現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包，包 括各種括各種現(xiàn)場(chǎng)總線、因特網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線、因特網(wǎng)等；為不同廠家生產(chǎn)的傳感等；為不同廠家生產(chǎn)的傳感 器提供具有即插即用功能的智能傳感器接口。器提供具有即插即用功能的智能傳感器接口。 IEEE 1451IEEE 1451系列準(zhǔn)則系列準(zhǔn)則 代號(hào)代號(hào)名稱與描述狀態(tài)名稱與描述狀態(tài) EEE P1451.0EEE P1451.0智能變送器智能變送器接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn) IEEE 1451.1-1999IEEE 1451.1-1999網(wǎng)絡(luò)適配處理器網(wǎng)絡(luò)適配處理器信息模型信息

18、模型 IEEE P1451.1IEEE P1451.1網(wǎng)絡(luò)適配處理器信息模型修訂版網(wǎng)絡(luò)適配處理器信息模型修訂版 IEEE 1451.2-1997IEEE 1451.2-1997變送器與微處理器通信協(xié)議和變送器與微處理器通信協(xié)議和TEDSTEDS格式格式 IEEE P1451.2IEEE P1451.2變送器與微處理器通信協(xié)議變送器與微處理器通信協(xié)議和和TEDSTEDS格式修訂版格式修訂版 IEEE 1451.3-2003IEEE 1451.3-2003分布式多點(diǎn)系統(tǒng)分布式多點(diǎn)系統(tǒng)數(shù)字通信與數(shù)字通信與TEDSTEDS格式格式 IEEE 1451.4-2004IEEE 1451.4-2004混合模

19、式通信協(xié)議與混合模式通信協(xié)議與TEDS (TEDS (Transducer Electronic Data Sheets (TEDS)格式頒布標(biāo)格式頒布標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) IEEE P1451.5IEEE P1451.5無(wú)線通信協(xié)議與無(wú)線通信協(xié)議與TEDSTEDS格式格式 IEEE P1451.6 IEEE P1451.6 CANCAN開放式協(xié)議變送器網(wǎng)絡(luò)接口開放式協(xié)議變送器網(wǎng)絡(luò)接口( (CAN是控制器是控制器 局域網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的的 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱) IEEE P1451.7 IEEE P1451.7 系統(tǒng)通信協(xié)議和變送器電子數(shù)據(jù)表格式系統(tǒng)通信協(xié)議和

20、變送器電子數(shù)據(jù)表格式 IEEE 1451IEEE 1451體系內(nèi)容體系內(nèi)容 建立網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的建立網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的軟件模型軟件模型，包括信息與通，包括信息與通 信模型；信模型； 定義網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的定義網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的硬件模型硬件模型，包括網(wǎng)絡(luò)適配，包括網(wǎng)絡(luò)適配 器器NCAPNCAP、智能變送器接口模塊、智能變送器接口模塊STIMSTIM及兩者間的有線、及兩者間的有線、 無(wú)線接口；無(wú)線接口； 定義定義NCAPNCAP中封裝不同網(wǎng)絡(luò)中封裝不同網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議接口通信協(xié)議接口，支持多種，支持多種 網(wǎng)絡(luò)模式及總線標(biāo)準(zhǔn)；網(wǎng)絡(luò)模式及總線標(biāo)準(zhǔn)； 對(duì)智能傳感器的對(duì)智能傳感器的數(shù)據(jù)傳輸、尋址、中斷、觸發(fā)

21、數(shù)據(jù)傳輸、尋址、中斷、觸發(fā)等做等做 詳細(xì)規(guī)定；詳細(xì)規(guī)定； 定義定義電子數(shù)據(jù)表格電子數(shù)據(jù)表格TEDSTEDS及其數(shù)據(jù)格式及其數(shù)據(jù)格式。 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的軟件接口該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的軟件接口 對(duì)象模型對(duì)象模型 該標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)定義每個(gè)對(duì)象類的該標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)定義每個(gè)對(duì)象類的接口和行為接口和行為定義定義 每個(gè)對(duì)象類。系統(tǒng)中，該標(biāo)準(zhǔn)定義每個(gè)對(duì)象類。系統(tǒng)中，該標(biāo)準(zhǔn)定義4 4種對(duì)象類：種對(duì)象類： 塊類塊類、組件類組件類、服務(wù)類服務(wù)類和和非本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的對(duì)象非本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的對(duì)象 類類。 通過(guò)通過(guò)對(duì)象模型對(duì)象模型、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型和和網(wǎng)絡(luò)通訊模型網(wǎng)絡(luò)通訊模型3 3種模型實(shí)現(xiàn)種模型實(shí)現(xiàn): : 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 該模型規(guī)范了符合該模型規(guī)范了

22、符合IEEE 1451IEEE 1451標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)化智能傳標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)化智能傳 感器所涉及的數(shù)據(jù)類型，含感器所涉及的數(shù)據(jù)類型，含基本和結(jié)構(gòu)類型基本和結(jié)構(gòu)類型、物物 理數(shù)量理數(shù)量和和對(duì)象屬性類型對(duì)象屬性類型及與及與網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)通訊相關(guān)的類型。相關(guān)的類型。 網(wǎng)絡(luò)通信模型網(wǎng)絡(luò)通信模型: : 包括包括對(duì)象模型對(duì)象模型、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型和和網(wǎng)絡(luò)通信模型網(wǎng)絡(luò)通信模型，這，這 3 3種模型為傳感器、網(wǎng)絡(luò)適配器、通信網(wǎng)絡(luò)間確定種模型為傳感器、網(wǎng)絡(luò)適配器、通信網(wǎng)絡(luò)間確定 相應(yīng)的軟件接口。相應(yīng)的軟件接口。 網(wǎng)絡(luò)化智能變送器模型 IEEE 1451.2IEEE 1451.2協(xié)議協(xié)議 1 IEEE 1451.2IEEE 1

23、451.2協(xié)議協(xié)議：一種網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器接口標(biāo)一種網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器接口標(biāo) 準(zhǔn)。準(zhǔn)。 2 IEEE 1451.2IEEE 1451.2協(xié)議協(xié)議：提出了一種數(shù)字化點(diǎn)到點(diǎn)的智提出了一種數(shù)字化點(diǎn)到點(diǎn)的智 能接口模塊到網(wǎng)絡(luò)適配器的有線傳輸接口方案。能接口模塊到網(wǎng)絡(luò)適配器的有線傳輸接口方案。 3 IEEE 1451.2IEEE 1451.2協(xié)議協(xié)議：規(guī)定智能傳感器由網(wǎng)絡(luò)適配器規(guī)定智能傳感器由網(wǎng)絡(luò)適配器 和智能傳感器接口模塊兩部分構(gòu)成。和智能傳感器接口模塊兩部分構(gòu)成。 智能傳感器發(fā)展趨勢(shì)智能傳感器發(fā)展趨勢(shì) （1 1）向高精度發(fā)展）向高精度發(fā)展 （2 2）向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展）向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展

24、 （3 3）向微型化發(fā)展）向微型化發(fā)展 （4 4）向微功耗及無(wú)源化發(fā)展）向微功耗及無(wú)源化發(fā)展 （5 5）向智能化數(shù)字化發(fā)展）向智能化數(shù)字化發(fā)展 （6 6）向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展）向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展 4.4 MEMS技術(shù) MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)（是微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英）的英 文縮寫。文縮寫。MEMS是美國(guó)的叫法，在日本被稱為微機(jī)械，在歐洲被稱為是美國(guó)的叫法，在日本被稱為微機(jī)械，在歐洲被稱為 微系統(tǒng)，它是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行微系統(tǒng)，它是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行 器以及信號(hào)處理和控制電路、直至接口、通信和

25、電源等于一體的微型器以及信號(hào)處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型 器件或系統(tǒng)。器件或系統(tǒng)。 46 MEMSMEMS定義定義 1 MEMSMEMS：由由微傳感器微傳感器、微執(zhí)行器微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控信號(hào)處理和控 制電路制電路、通訊接口通訊接口和和電源電源等部件組成的一體化的微等部件組成的一體化的微 型器件系統(tǒng)。型器件系統(tǒng)。 2 MEMSMEMS目標(biāo)：目標(biāo)：把把信息的獲取信息的獲取、處理處理和和執(zhí)行執(zhí)行集成在集成在 一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸 系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)

26、化、智能化 和可靠性水平。和可靠性水平。 MEMS特點(diǎn) 3 MEMSMEMS特點(diǎn)：特點(diǎn)：體積小、重量輕、功耗低、成本低體積小、重量輕、功耗低、成本低 、可靠性高、性能優(yōu)異、功能強(qiáng)大、可以批量生產(chǎn)、可靠性高、性能優(yōu)異、功能強(qiáng)大、可以批量生產(chǎn) 等。等。 微機(jī)械壓力傳感器微機(jī)械壓力傳感器 微加速度傳感器微加速度傳感器 微機(jī)械陀螺儀微機(jī)械陀螺儀 微流量傳感器微流量傳感器 微氣體傳感器微氣體傳感器 微機(jī)械溫度傳感器微機(jī)械溫度傳感器 常用的常用的MEMSMEMS傳感器傳感器 微加速度傳感器 51 加速度傳感器可以幫助你的機(jī)器人了解它現(xiàn)在身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡，加速度傳感器可以幫助你的機(jī)器人了解

27、它現(xiàn)在身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡， 摔倒了沒有？或者對(duì)于飛行類的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，對(duì)于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。更要確摔倒了沒有？或者對(duì)于飛行類的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，對(duì)于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。更要確 保的是，你的機(jī)器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。保的是，你的機(jī)器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。 加速度傳感器甚至可以用來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。加速度傳感器甚至可以用來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。 目前最新目前最新IBM Thinkpad手提電腦里就內(nèi)置了加速度傳感器，能夠動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)出筆記手提電腦里就內(nèi)置了加速度傳感器，能夠動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)出筆記 本在使用中的振動(dòng)，并根據(jù)這些振動(dòng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)智能的選擇關(guān)閉硬盤還是讓其繼

28、續(xù)本在使用中的振動(dòng)，并根據(jù)這些振動(dòng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)智能的選擇關(guān)閉硬盤還是讓其繼續(xù) 運(yùn)行，這樣可以最大程度的保護(hù)由于振動(dòng)，比如顛簸的工作環(huán)境，或者不小心摔了電運(yùn)行，這樣可以最大程度的保護(hù)由于振動(dòng)，比如顛簸的工作環(huán)境，或者不小心摔了電 腦做造成的硬盤損害，最大程度的保護(hù)里面的數(shù)據(jù)。腦做造成的硬盤損害，最大程度的保護(hù)里面的數(shù)據(jù)。 另外一個(gè)用處就是目前用的數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)里，也有加速度傳感器，用來(lái)檢測(cè)拍攝另外一個(gè)用處就是目前用的數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)里，也有加速度傳感器，用來(lái)檢測(cè)拍攝 時(shí)候的手部的振動(dòng)，并根據(jù)這些振動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)相機(jī)的聚焦。時(shí)候的手部的振動(dòng)，并根據(jù)這些振動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)相機(jī)的聚焦。 概括起來(lái)，加速度傳

29、感概括起來(lái)，加速度傳感 器可應(yīng)用在控制，手柄振動(dòng)和搖晃，儀器儀表，汽車制動(dòng)啟動(dòng)檢測(cè)，地震檢測(cè)，報(bào)警器可應(yīng)用在控制，手柄振動(dòng)和搖晃，儀器儀表，汽車制動(dòng)啟動(dòng)檢測(cè)，地震檢測(cè)，報(bào)警 系統(tǒng)，玩具，結(jié)構(gòu)物、環(huán)境監(jiān)視，工程測(cè)振、地質(zhì)勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動(dòng)測(cè)系統(tǒng)，玩具，結(jié)構(gòu)物、環(huán)境監(jiān)視，工程測(cè)振、地質(zhì)勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動(dòng)測(cè) 試與分析；鼠標(biāo)，高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性和安全保衛(wèi)振動(dòng)偵察上。試與分析；鼠標(biāo)，高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性和安全保衛(wèi)振動(dòng)偵察上。 美國(guó)美國(guó)ICSensors加速度傳感器，加速度傳感器，3031,3022,3052,3035,1210,1220,1230,1240等。適等。適 用于地震監(jiān)測(cè)，低頻應(yīng)用，測(cè)試儀器，機(jī)械控制等。用于地震監(jiān)測(cè)，低頻應(yīng)用，測(cè)試儀器，機(jī)械控制等。