无线传感器网络简明教程(第2版)-第2章

战场感知的网络架构常见的地面战场微型传感器美军沙地直线传感器网络项目介绍第7章传感器网络技术的军事应用无线传感器网络简明教程（第2版）崔逊学左从菊编著第二章微传感器的基本知识本章内容2.1传感器概述2.1.1传感器的定义和作用2.1.2传感器的组成2.1.3传感器的分类2.2常见传感器的类型介绍2.2.1能量控制型传感器2.2.2能量转换型传感器2.2.3光敏传感器2.2.4气、湿敏传感器2.2.5集成与智能传感器本章内容2.3

传感器的一般特型和选型2.3.1传感器的一般特性2.3.2传感器选型的原则2.4微型传感器的应用实例2.4.1磁阻传感器简介2.4.2磁阻传感器用于车辆探测2.1传感器概述什么是传感器能够把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号的器件或装置。2.1.1

传感器的定义和作用传感器的作用类似于人体的感觉器官。2.1.1

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传感器与执行器控制功能一体化控制参数一体化数据共享集成化微型化智能化网络化复合多功能化2.1.1

传感器的定义和作用2.1.2

传感器的组成敏感元件转换元件基本转换电路辅助电源被测量传感器的组成结构

传感器接口技术指各种物理量经传感器和预处理电路变成数字量，供计算机处理。2.1.2

传感器的组成传感器检测过程参数多路转换开关信号调理信号调理放大器采样/保持模/数转换控制处理器能量转换型压电式传感器...磁电式传感器热电偶传感器...电感式传感器电容式传感器电阻式传感器按被测量与输出电量的转换原理划分能量控制型传感器的分类2.1.3

传感器的分类按测量原理分：电参量式磁电式磁致伸缩式压电式半导体式2.1.3

传感器的分类按测量性质分：开关型数字型模拟型2.2

常见的传感器类型介绍1、能量控制型传感器

能量控制型传感器将被测非电量转换成电参量，在工作过程中不能起换能作用，需从外部供给辅助能源使其工作，所以又称作无源传感器。电阻式电容式电感式2.2.1

能量控制型传感器2、能量转换型传感器

能量转换型传感器感受外界机械量变化后，输出电压、电流或电荷量。传感器本身相当于一个电压源或电流源，叫做有源传感器。压电式磁电式热电式2.2.2

能量转换型传感器3、光敏传感器

光敏传感器是一种感应光线强弱的传感器。当感应到光强度不同时，光敏探头内的电阻值就会有变化。电式传感器色敏传感器CCD图像传感器红外/热释电式光敏器件2.2.3

光敏传感器4、气、湿敏传感器

气敏传感器是一种能将检测到的气体成分和浓度转换为电信号的传感器。半导体气敏传感器广泛应用于可燃性气体的探测与报警，以预测灾害性事故的发生。2.2.4

气、湿敏传感器5、集成与智能传感器

集成传感器是将敏感元件、测量电路和各种补偿元件等集成在一块芯片上，具有体积小、重量轻、功能强和性能好的特点。集成温度传感器集成压力传感器集成霍尔传感器2.1.5

集成与智能传感器

智能传感器（SmartSensor）是一种装有微处理器的、能够信息处理和信息存储以及逻辑分析判断的传感器系统。2.1.5

集成与智能传感器智能传感器与传统传感器相比的几个特点具有数字通信接口自动诊断故障实现多参数综合测量具有判断和信息处理功能

具有自动调零和自动校准功能2.1.5

集成与智能传感器2.3

传感器的一般特性和正确选型灵敏度响应特性需要掌握的传感器九个特性线性范围稳定性漂移精度重复性分辨率（力）迟滞2.3.1

传感器的一般特性1、灵敏度传感器的灵敏度高，意味着传感器能感应微弱的变化量。传感器的灵敏度越高，测量范围往往越窄，稳定性会越差。2.3.1

传感器的一般特性K=输出变化量/输入变化量=△Y/△X=dy/dx2、响应特性传感器的动态性能是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。传感器的响应特性良好，表示传感器满足不失真测量的条件。2.3.1

传感器的一般特性3、线性范围

任何传感器都有一定的线性范围，在线性范围内它的输出与输入成比例关系。线性范围越宽，则表明传感器的工作量程越大。

2.3.1

传感器的一般特性4、稳定性

稳定性表示传感器经过长期使用之后，输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。

2.3.1

传感器的一般特性5、重复性

重复性是指在同一工作条件下，输入量按同一方向在全测量范围内连续变化多次所得特征曲线的不一致性。上式中δ为标准偏差，

为测量值，Y为测量值的算术平均值。2.3.1

传感器的一般特性6、漂移由于传感器内部因素或外界干扰的情况下，传感器的输出变化称为漂移。上式中

为最大零点偏差（或相应偏差）2.3.1

传感器的一般特性7、精度传感器精度指测量结果的可靠程度，其误差越小则传感器精度越高。表示传感器在规定条件下，允许的最大绝对误差相对传感器满量程输出的百分数。2.3.1

传感器的一般特性8、分辨率(力)分辨力是指能检测出的输入量的最小变化量，即传感器能检测到的最小输入增量。在输入零点附近的分辨力称为阈值。2.3.1

传感器的一般特性9、迟滞迟滞是指在相同工作条件下作全测量范围校准时，在同一次校准中对应同一输入量的正行程和反行程间的最大偏差。2.3.1

传感器的一般特性1、测量对象与环境根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下问题：量程的大小被测位置测量方式信号的输出方法传感器的来源2.3.2

传感器选型的原则2、灵敏度

通常希望传感器的灵敏度越高越好。但传感器的灵敏度较高容易影响测量精度。当被测量是单向量，应选择在其它方向上灵敏度小的传感器如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。2.3.2

传感器选型的原则3、频率响应特性

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件。传感器频率高，可测的信号频率范围宽。传感器频率低，可测信号的频率就较低。动态测量应根据信号特点，以免产生过大的误差。2.3.2

传感器选型的原则4、线性范围

传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。传感器的线性范围越宽，则它的量程就越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看它的量程是否满足要求。

2.3.2

传感器选型的原则5、稳定性

传感器在使用一段时间后，它的稳定性会受到影响。传感器本身的结构、使用环境会影响传感器稳定性。传感器要有良好的稳定性，需要有较强的环境适应能力。2.3.2

传感器选型的原则6、精度

精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量准确程度的一个环节。如果测量目的是定性分析，不宜选用绝对量值精度高的型号；如果是为了定量分析，要选用精度等级能满足要求的型号。2.3.2

传感器选型的原则2.4

微型传感器应用实例磁性传感器通常又称为磁力计，它的使用特点在于测量磁场并不是主要目的，通常能够同时探测获得其它参数，如车轮速度、车辆出现和运动方向等。

2.4.1

磁阻传感器简介1、磁感应探测原理运动车辆的每个部分都会产生一个可重复的对地球磁场的扰动，这个特征会被传感器可靠地检测到。2.4.2

磁阻传感器用于车辆探测2、运动车辆探测信号分析地球的磁场在很广阔的区域内是恒定的，可以看作是均匀磁场。大的铁磁物体会引起地球磁场的扰动。在道路中间和旁边放