传感器技术文献综述百度文库重点

1、传感器技术文献综述学校邕江大学专业 09信息学号 40号姓名赵丽霞一、摘要传感器技术是综合多种学科的复合型技术 , 是一门正在蓬勃发展的现代化传 感 器技术。本文通过将所看的传感器相关文献总分为传感器、 智能传感器以及无线 传感器网络三个类别 , 对每一类别进行综述 , 分析每类别传感器研究中所存在 的不 足,探讨了相应的解决方案。二、关键词 :传感器三、引言传感器技术是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术 , 是涉及微机械与微电子 技术、计算机技术、信号处理技术、电路与系统、传感技术、神经网络技术以 及 模糊控制理论等多种学科的综合性技术 , 而该技术也广泛应用到了军事、 太空探 索、智能家居

2、、农业、医疗等领域。在伴随着 “信息时代”的 到来,作为获取信息的 重要手段传感器技术得到飞速发展 , 其应用领域越来越广 , 人们对其要求越要 越高, 需求也越来越迫切。但传感器技术的广泛应用以及飞速发展并 不代表着该技 术已经成熟 , 相反在很多方面它还只是一项新兴的技术 , 依然存在很多的问题等待 我们去解决。如何能够让我们的传感器装置很快的适应周围的环 境, 迅速准确的处 理传输客户所需求的信号 , 并可以根据客户的要求作出相应的 反应以及如何可以尽 量的延长传感器装置的生存时间等等。 这些问题都是我们在研究传感器技术的过 程中所应该解决的问题。四、传感器传感器是一种物理装置 , 能够

3、探测、感受外界的信号、物理条件 （如光、热、 温度、湿度等或化学组成 , 并将探知到的信息传递给其他装置。 该装置相当我们 的人类的眼睛、鼻子、舌头、耳朵以及皮肤等一些感知器官。这样 ,精确快速地感 受外界的信号就是迅速正确作出反应实施行动的前提条件。 现在的物理传感 器、 生物传感器都是力图解决感知、 精确以及快速这三个难题。 例如气体流量监 测就 有很多种的感知方法 ,但每种方法都存在着精确以及反应速率方面的问题 , 所以还需 要不断的改进。然而 ,有很多的问题大自然已经很好的为我们解决了 , 我们应该取其 精华。 因此, 我认为仿生传感器一定会解决很多传感器方面的问题。模仿沙漠蚂蚁利用太

4、阳偏振光在沙漠中很好的辨别方向机理设计了偏振测角传 感器。 在我们的生活中 , 大自然还有很多聪明的发明 , 这些都可以应用到我们现 在 所讨论的传感器技术中。 比如鲸鱼、 鸽子能够探测到地球微弱的磁场并根据其 来 确定旅行路线 ; 双髻鲨能都根据探测到微弱的生物电来捕食 , 在它的双髻上分 布着 许多微小的孔 ,传感器也可以设计成与此相同的结构来探测微弱的电磁波 , 并可以将 此项技术应用到医学中来检测人体的健康 ;苍蝇的嗅觉特别灵敏 ,远 在几千米外的气 味也能嗅到 ,仿生学家根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能 ,利 用活的苍蝇 ,把非常纤细的 微电极插到苍蝇的嗅觉神经上仿制成一种十分奇 特的小

5、型气体分析仪 ,用来检测舱 内气体的成分。此外 ,还有很多的动物都 具有特异功能 ,可以利用这些大量的自然资 源来实现我们对自然界一些信息 的需求,可以直接利用动物 ,降低成本 ,可以根据研究 其特异功能的机制 , 改进现在的传感器。目前的传感器往往仅能感知一种或几种物理量。 因此, 要尽量集成传感器 的功 能。 在实际中 , 需要检测的物理量往往不是唯一的 , 这样就需要多种传感器 共同工 作来完成对这些物理量的检测 , 浪费了大量资源 , 比如人力资源 我们 要花费大 量的时间与精力去部署以及维护这些节点 , 通信资源 每个节点都会 向基站发送 信号, 占用带宽 , 容易造成数据拥堵。 要

6、求一种传感器可以同时感知 多种物理量比 较困难, 这样可以将多种传感器固定在同一装置上 , 通过程序让它 们在分配间隙时 间内轮流工作发送数据 , 间隙时间越短 , 该传感器的整体测量效 率也就越高。 但如 果对测量的实时性要求不高的话 , 一个传感器装置就可以达到 预期效果。 也可以在 监测区域分布多个的装置 , 编制程序 , 使在同一时刻能够测 量到多种物理量。五、智能传感器该部分的文献侧重于信号的转换、 处理、 存储以及传输 , 它相当于我们人体 的大脑以及遍布全身的神经网络。 将模糊控制应用在智能传感器中就是以人的经 验和知识为依据 , 模仿人的思维方式和控制经验来进行控制的一种技术

7、, 文献 8 将 此技术应用到节水灌溉中。 同时, 人体的神经系统并不是将所有的信号都传送 到大 脑进行处理 , 而是利用非条件反射机制直接处理了很多外界刺激。 因此, 在 智能传 感器的设计中可以利用非条件反射机制 , 将一些没有应用价值的信号直接 摒弃掉 , 不再需要模数转换、 处理、 存储以及传输这部分信号。 这样不仅可以节 省很多能 量, 还可以调高智能传感器反应的速度。 我还没有看到与此相关的文献 ,目前的智能传感器是将所有传感器感知到的信号进行处理 , 往往浪费了大量的 资 源。 我认为这种思路可以应用在火灾预报中。 预先设定一个阈值范围 , 将传感 器 测量到的低于该阈值范围的温

8、度值直接丢弃 , 不进行任何处理。 反之, 将处于该 阈值范围内或高于该阈值范围的最大值的温度值进行转换、 处理以及传输。 这样 , 大量减少了智能传感器装置所需处理的数据量 ,节省了大量的能量。六、无线传感器网络无线传感器网络 (wireless sensor network, WSN常 部署于人类难以接近的 区域 , 执行长期的监测和控制任务 , 网络生存时间要求长达数月或数年。 而无线 传感器网 络的节点一般采用容量有限的电池供电 , 因此, 如何降低节点能耗、 延 长电池使用 寿命成为无线传感器网络软硬件设计的核心问题。 无线传感器网络节 点功能组成 以及各组成部分的主要能耗来源进行了

9、描述 , 为节点的动态能耗管理 的优化设计提 供了实际应用参考。 在软件方面主要是建立合适的路由算法如成簇 算法、 谣传算 法等等来减少节点传输处理的数据量已达到节省能量的目的 , 在硬 件方面主要是减 少无线传感器各个单元的能耗。 但是, 要让传感器节点能够尽可 能地延长生存时间 应该让每个节点能够自主地从周围获取所需能量 , 比如太阳 能、 风能、 地热能等 等。 这些都只是一些传统的获取能量的方式 , 通过这些方式 获取的能量往往很有限 同时还要受到周围环境因素的影响。 如何能够随时随刻 随地的获取能量是解决无 线传感器网络能量有限难题的根本途径。 而电磁波无处 不在, 我们为什么不能利

10、用 电磁能, 利用太阳所辐射出来的光波 电磁波以无 线的方式来获取能量。 据我所 知, 目前以美国麻省理工学院为首的研究团队首次 演示了灯泡的无线供电技术 ,他们 从 6英尺（1英尺 =30.48厘米外的距离成功 地点亮了一个 60W 的灯泡。这个实验立 即引起了人们的极大关注。该演示装置 包括直径为 3英尺的匹配铜线圈 , 以及与电 源相连的工作频率在兆赫范围的传输 线圈。 接受线圈在非辐射性磁场内部发生谐 振, 并以相同的频率振荡。 然后有效 的利用磁感应来点亮灯泡。 他们还发现 , 即使 两个谐振天线有障碍物存在时 , 也 能让灯泡继续发光。 这项技术成为 Witricity 的 无线供

11、电技术 , 关键在于非辐射耦 合的使用, 两个相同频率的谐振物体产生很强的 相互耦合。 普通的磁耦合被用于 短距离范围 , 它要求被供电的或充电的设备非常地 靠近感应线圈 , 因为磁场的能 量会随着距离的增加而迅速衰减。 因而在传统的磁感 应中, 距离只能通过增强磁 场强度来增加。与此不同的事 , Witricity 使用匹配的谐 振天线 ,可使磁耦合在几 英尺的距离内发生。 电磁波无线功率传输虽然有较长的传 输距离, 但传输功率只有几微瓦到几毫瓦。之后 ,该团队准备继续研究以无线方式对其他设备如手 机、 电脑等设备进行充电。 现在在美国市场上也已出现了这种充电器。 因此, 应 该很 好的利用该项技术 , 做更多相关的研究 , 以试图实现通过无线方式对网络节点 供 电 , 解决无线传感器网络能量有限的难题。七、总结综上所述, 传感器系统是一门涉及多种学科的综合技术 , 是当今世界正在发 展 中的高新技术。 作为设计和应用传感器系统的工程师 , 除必须具有经典的、 现 代 的传感器技术外 , 还必须具有信号分析与处理、 计算机软件设计、