物联网下6大传感器的原理

日期:2018-06-28 / 人气: / 来源:物联网智库

       现实世 界就是一个模拟信号的世界,人通过视觉、触觉等 方式来感知世界。在物联网时代,传感器肩负起了“五官”的使命感知万物,万物互 联赋予人类生活无边的想象。可以说,当前传 感器发展处于多领域全面开花状态。其细分产品之多,之繁杂,就连全 部罗列出来都不是件容易的事。今天就来说说,在消费领域常用的6款传感器。


     1.温度传感器
       温度传 感器使用范围广,数量多,居各种传感器之首。温度传 感器的发展大致经历了以下三个阶段,分别是传统的分立式、模拟集 成及新型的智能温度传感器。新型温 度传感器正向智能化及网络化的方向发展。
       温度传 感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类:一类是 接触式温度传感器,一类是 非接触式温度传感器
       传统温度计原理:接触式 温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触,通过热 传导及对流原理达到热平衡,这时的 示值即为被测对象的温度。这种测 温方法精度比较高,并可测 量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量 比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象,这种方 法将会产生很大的误差。非接触 测温的测温元件与被测对象互不接触。常用的 是辐射热交换原理。 此种测 温方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象,也可测 温度场的温度分布,但受环 境的影响比较大。
       2.脉搏传感器
       脉搏传感器,指的是 用来检测类似心率的机器,一般常 见的类型主要是以光电为主,有分立 式和一体式两种,发射部 份有采用可见光和红外光。
       常用的 脉搏传感器主要利用特定波长的红外线对血液变化的敏感性原理。由于心 脏的周期性跳动,引起被 测血管中的血液在流速和容积上的规律性变化,经过信 号的降噪和放大处理,计算出 当前的心跳次数。
       值得一提的是,根据不 同人的肤色深浅不同,同一款 心律传感器发出的红外线穿透皮肤和经皮肤反射的强弱也不同,这造成 了测量结果方面一定的误差。通常情 况下一个人的肤色越深,则红外 线就越难从血管反射回来,从而对 测量误差的影响就越大。
       脉搏传 感器主要应用在各种可穿戴设备和智能医疗器械上。典型应用是iWatch。
       3.烟雾传感器
       烟雾传 感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的,是一种技术先进,工作稳 定可靠的传感器,被成熟 运用到各种消防报警系统中。
       光电烟雾传感器原理:烟雾传 感器广泛应用在火情报警和安全探测等领域。主要与 弱电控制系统配合使用,也是智 能家居和安防主机的最佳配备产品。比如小 米推出的烟雾传感器就是一个单品。
       4.角速度传感器
       对于角速度传感器,很多人 可能会比较陌生,不过,如果提 到它的另一个名字——陀螺仪,相信有不少人知道。
       陀螺仪,是一种 用来感测与维持方向的装置,基于角 动量不灭的理论设计出来的。陀螺仪一旦开始旋转,由于轮子的角动量,陀螺仪 有抗拒方向改变的趋向。
       角速度 传感器的原理通俗地说,一个旋 转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。大家如 果玩过陀螺就会知道,旋转的 陀螺遇到外力时,它的轴 的方向是不会随着外力的方向发生改变的。我们骑 自行车其实也是利用了这个原理。轮子转 得越快越不容易倒,因为车 轴有一股保持水平的力量。
       5.距离传感器
       距离传 感器有多种结构原理,即使用 途相同的距离传感器也有多种不同的构造和原理。常用的 测量方法叫做飞行时间法。
       距离传 感器自投放使用以来,在社会 各个应用方面都得到普及,从防盗 安防产品到工业物位料位检测,汽车防追尾预警、雾天防撞,机场空 中飞鸟探测驱赶、智能化控制等。将红外 距离传感器技术应用在监控摄像机上,可以实 现各种检测功能,如入侵检测,通过视 频分析还可以实现无数的其他应用程序,如违规停车,机动巡逻对象,围栏攀爬,交行,走错了方向等。
       6.气压传感器
       气压传 感器是一种能够测量绝对大气压强的元件,主要是 通过将敏感元件大气压转换可被电路处理的电量值。大气层 就如同裹在地球表面上的“被子”,大气压 是由空气的重力产生的,在不同的海拔高度时,大气压 强也会随之发生变化。气压传 感器除了直接测量气压的大小外,另外一 个作用就是间接地对海拔高度进行测量。
        在应用方面,气压传 感器不论是在室内还是室外环境中能够使无人机、智能手机、可穿戴 设备以及其他移动设备精准地识别高度变化。另外,气压传 感器内部集成了一些高度算法可以做高度计算。最典型 的应用是在三维GPS导航里面。现在很 多城市都有高架,那你在 高架上还是高架下,气压传感器精度在30cm内很容 易解决这个问题。
      结语:
        正如开头所说,除了上 述提到的传感器还有很多。它们的 工作原理虽然各有不同,但最基 本的原理都是上述提到的,即通过光、声、化学等 原理将待测量转化为电学量,只不过 大多都根据特定的领域在一般原理的基础上做了升级和扩展。
        自从工 业时代被发明以来,传感器 就在生产控制和探测计量等领域发挥着至关重要的作用。在物联网的带动下,传感器 正迎来它的第三个春天。

 

作者:admin


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