智能传感器与传感系统的发展及应用ppt课件

1、智能传感器与传感系统的开展及运用 中国矿业大学 信息与电气工程学院工业自动化07-10陈寇忠1智能传感器与传感器系统的开展及运用1 智能传感器的定义、功能与特点2 生物识别技术3 传感器的开展前景4 结语2 目前，传感器正从传统的分立式，朝着单片集成化、智能化、网络化、系统化的方向开展。 据光电行业开发协会OIDA作出的最新预测，在2003年20020年期间，智能传感器的国际市场销售量将以每年20的高速度增长。 智能传感器可广泛用于工业、农业、商业、交通、环境监测、医疗卫生、军事科研、航空航天、现代办公设备和家用电器等领域。 31. 传感器技术信息采集“感官2. 通讯技术信息传输 “神经3.

2、计算机技术信息处置“大脑现代信息技术的三大支柱：4智能传感器的定义及功能1、智能传感器的定义 目前，关于智能传感器的中、英文称谓尚未完全一致。英国人将智能传感器称为“Intelligent Sensor；美国人那么习惯于把智能传感器称作“Smart Sensor，直译就是“乖巧的、聪明的传感器。 所谓智能传感器，就是带微处置器、兼有信息检测和信息处置功能的传感器。 5 智能传感器的最大特点就是将传感器检测信息的功能与微处置器的信息处置功能有机地交融在一同。从一定意义上讲，它具有类似于人工智能的作用。 需求指出，这里讲的“带微处置器包含两种情况： 1将传感器与微处置器集成在一个芯片上构成所谓的“

3、单片智能传感器 2传感器可以配微处置器。 显然，后者的定义范围更宽，但二者均属于智能传感器的范畴。 6 世界上第一个智能传感器是美国霍尼韦尔Honeywell公司在1983年开发的ST3000系列智能压力传感器。它具有的多参数传感(差压、静压和温度)与智能化的信号调理功能 。 72、智能传感器的四大功能具有自校准和自诊断功能。具有数据存储、逻辑判别和信息处置功能具有组态功能，运用灵敏具有双向通讯功能，能直接与微处置器P或单片机 C 通讯。 83 智能传感器与传感系统的特点 智能传感器采用自调零、自补偿、自校准等多项新技术，能到达高精度目的。 美国BBBURRBROWN公司：XTR系列精细电流变

4、送器，转换精度 0.05，非线性误差0.003。 9配套软件1011 在日常生活中，往往会出现这样一些情况：钥匙丢了，进不了门；密码忘了，无法在ATM机上取钱；电脑中的重要资料被他人非法复制了；手机被他人盗用，这些都给我们呵斥了很大的费事甚至损失，以上这一切都与身份识别有关。 生物识别 技术12 生物识别的技术中心 在于如何获取这些生物特征，并将其转换为数字信息，存储于计算机中，利用可靠的匹配算法来完成验证与识别个人身份的过程。13生物识别技术是人体生物特征进展身份鉴别的技术。要求这些特征具有“人各有异、“终身不变和“随身携带这三大特点。 生物传感器14生物识别系统的组成如图14所示。图14

5、生物识别系统的组成 15 指纹具有独一性随身携带、无法复制、人人不同、指指相异。 根据指纹学实际，将两个指纹分别匹配上12个特征时的一样几率仅为1/1050。因此，至今找不出两个指纹完全一样的人， 即使容颜酷似的孪生兄弟姐妹，或同一个人的十指之间，指纹也存在明显差别。 指纹的这一特点，为身份鉴定提供了客观根据。 16每人的十指指纹都不一样，每个指纹普通都有70-150个根本特征点，在两枚指纹中只需有12-13个特征点吻合，即可认定为同一指纹。而以此找出两枚完全一样的指纹需求120年，人类人口按60亿计算，大约需求300年才能够出现反复的指纹。因此，想找到两个完全一样的指纹几乎是不能够的。17指

6、纹图像的获取 取像设备主要有以下4种类型： 光学取像设备例如微型三棱镜矩阵 压电式指纹传感器 半导体指纹传感器 超声波指纹扫描仪。 18 指纹的根本纹路图案：根本纹路图案有环形、弓形和螺旋形，如图15所示。其他指纹图案都是基于这三种根本图案衍生而成的。 a环型；b弓型；c螺旋型图15 3种根本纹路图案 19指纹识别过程：指纹采样指纹图像预处置二值化处置细化，纹路提取细节特征提取指纹匹配即指纹库的查对。如图16所示。图16 指纹识别过程 20自动指纹识别系统框图211温差感应式指纹传感器 它是基于温度感应的原理而制成的，每个像素都相当于一个微型化的电荷传感器，用来感应手指与芯片映像区域之间某点的

7、温度差，产生一个代表图像信息的电信号。 典型产品：美国Atmel公司的FCD4B14 。 可在0.1s内获取指纹图像时间一长，手指和芯片就处于一样的温度了 。22FCD4B14的外形、引脚和安装图分别如图17、图18、图19所示。aDIP20陶瓷封装；bCOB封装图17 FCD4B14的外形图 23a外表倾斜式；b将传感器装在靠边缘处图18 FCD4B14的安装图 24FCD4B14型指纹传感器的内部电路框图如图18所示。图19 FCD4B14的内部电路框图 252电容感应式指纹传感器 由电容阵列构成 内部包含9万只微型化电容器 根本任务原理：当用户将手指放在正面时，皮肤就组成了电容阵列的一个

8、极板，电容阵列的反面是绝缘极板。由于不同区域指纹的脊和谷之间的间隔也不相等，使每个单元的电容量随之而变，由此可获得指纹图像。 26 指纹识别目前最常用的是电容式传感器，也被称为第二代指纹识别系统。它的优点是体积小、本钱低，成像精度高，而且耗电量很小，因此非常适宜在消费类电子产品中运用。右图为指纹经过处置后的成像图：2728 指纹识别系统的电容传感器发出电子信号，电子信号将穿过手指的外表和死性皮肤层，直达手指皮肤的活体层(真皮层)，直接读取指纹图案。由于深化真皮层，传感器可以捕获更多真实数据，不易受手指外表尘污的影响，提高辨识准确率，有效防止辨识错误。 29 典型产品：美国Veridicom公司

9、FPS100 FPS100的外形以及由它构成的指纹识别系统输入设备如图20所示，输入设备与计算机相连。aFPS100的外形；b指纹识别系统的输入设备图20 FPS100的外形以及指纹识别系统的输入设备 30产品：西门子推出的“ID Mouse 鼠标。鼠标上端安有指尖传感器，一旦指纹被识别，运用者就可以启动PC的操作系统。假设长时间不动鼠标，它将自动启动屏幕维护程序，直到运用者再次触摸ID 鼠标为止。这个鼠标在0.25平方英寸的触摸芯片上有65000个传感系统，可捕捉指纹的细节。该系统非常灵敏，甚至用户的手有伤口它都能准确的区分出来。最早的指纹识别手机是98年西门子推出的SL10手机，其将“Fi

10、ngertip指纹识别技术移植在SL10上作模拟试用。手机机身前面及后面都装一跟SIM卡大小类似的金属指纹感应器。其它生物识别系统虹膜识别系统手形识别系统面部识别系统人体静脉识别系统虹膜识别系统美国NCR公司制造的“明星终端机。进入任务间，把双脚放到带有压力传感器的脚踏板上，让系统仔细察看好本人的眼睛。一旦发现他的虹膜与所存储的虹膜相符，“明星就会呼叫他的名字，开场自动启动他经常要求的操作，这种新型自动提款机曾经在加拿大的皇家银行试用了。 手形识别系统面部识别系统 人体静脉识别系统输入个人识别号PIN 经过红外线读取手背静脉指纹IC卡识别器 指纹锁 开展前景2007年欧美整个生物特征识别市场规

11、模到达34亿美圆以上，其中人脸识别市场将占据35%左右的市场份额约为12亿美圆。这一市场平均每年以29.1%的速度在高速增长，其中人脸识别技术市场在过去四年中每年的增长速度为31.5%至33.3%之间，明显高于整个市场的增长速度。 数据来源：华经视点研讨中心在世界生物识别技术市场上，从详细产品构造来看，指纹识别占据生物技术门类的主导位置，掌形识别如今也相当成熟，居于第二位，其中指纹识别占52.1%，掌形识别占30%，虹膜识别占7.3%，声音识别占4.5%，笔迹识别占2.4%， 在汽车行业的前景汽车数量的添加以及每辆汽车上所采用传感器数量的增多，决议了中国汽车传感器市场容量必将不断增大，中国传感器市场正进入蓬勃开展期。从2004年到2021年，全球车用传感器以9%左右的速率增长，2021年市场需求量约为14.87亿个。2007年-2021年中国汽车传感器市场销售额的年度复合增长率将超越35%。其中，2021年其市场销售额将接近10.5亿美圆，同比增长40.5%;2021年市场销售额将超越13.2亿美圆，同比增长35.2%。 4 结语智能传感器是信息时代的骄子，它正成为