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盘点物联网中常见的6大传感器有哪些

2016-11-14

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  物联网按照一般的划分,在结构上分为感知层、网络层和应用层三个部分。其中感知层作为网络层传输的数据源头、应用层计算的数据基础,更是起到了至关重要的作用。而构成感知层的最重要组件之一就是各种各样的传感器。

  按照不同的划分方式,传感器可以被分为不同的类别。例如按照被测的非电物理量划分,可以分为压力传感器和温度传感器等。按照将非电物理量转换为电物理量时的工作方式划分,可以分为能量转换型(工作时不需要额外的能量接入)和能量控制型(工作时需要额外的能量接入)等。此外还可以按照制造工艺,分为陶瓷传感器和集成传感器等。

  今天我们就从不同的被测的非电物理量入手,盘点在物联网所用到的传感器。

  距离传感器

  距离传感器是利用flying time的原理来以检测物体的距离的一种传感器。

  距离传感器根据测距时发出的脉冲信号不同,可以分为光学和超声波两种。二者的原理类似,都是通过向被测物体发送脉冲信号,接收反射,然后根据时差、角度差和脉冲速度计算出被测物体的距离。

  距离传感器被广泛应用于手机和各种智能灯具中,产品可以根据用户在使用过程中的不同距离产生不同的变化。

  光传感器

  可以感知周围光线情况,并告知处理芯片自动调节显示器背光亮度,降低产品的功耗。

  工作原理是利用光电效应,通过光敏材料将环境光线的强弱转换为电量信号。根据不同材质的光敏材料,光传感器又会有各种不同的划分和敏感度。

  光传感器主要应用在电子产品的环境光强监测上。数据显示在一般的电子产品中,显示器的电量消耗高达总电量消耗的3成以上,因此随着环境光强的变化改变显示屏的亮度就成了最关键的节能手段。另外也能智能的让显示效果更加柔和舒适。

  温度传感器

  能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,前者是让温度传感器直接与待测物体接触,来通过温敏元件感知被测物体温度的变化,而后者是使温度传感器与待测物体保持一定的距离,检测从待测物体放射出的红外线强弱,从而计算出温度的高低。按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

  温度传感器的主要应用在智能保温和环境温度检测等和温度紧密相关的领域。

  烟雾传感器

  通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的,应用在火情报警和安全探测等领域。

  烟雾传感器根据探测原理的不同,常用的有化学探测和光学探测两种。

  前者利用了放射性镅241元素,在电离状态下产生的正、负离子在电场作用下定向运动产生稳定的电压和电流。一旦有烟雾进入传感器,影响了正、负离子的正常运动,使电压和电流产生了相应变化,通过计算就能判断烟雾的强弱。

  后者通过光敏材料,正常情况下光线能完全照射在光敏材料上,产生稳定的电压和电流。而一旦有烟雾进入传感器,则会影响光线的正常照射,从而产生波动的电压和电流,通过计算也能判断出烟雾的强弱。

  心律传感器

  常用的心律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。

  目前心律传感器主要应用在各种可穿戴设备和智能医疗器械上。

  角速度传感器

  角速度传感器有时也称陀螺仪,它基于角动量守恒的原理设计。。一般的角速度传感器由一个位于轴心且可旋转的转子构成,通过转子的旋转和角动量的改变反应物体的运动方向和相对位置信息。应用Coriolis力原理,内置特殊的陶瓷装置,大大的简化了设备结构和电路装置,从而具备优越的操作特性。

  最常见的角速度传感器使用场景就是手机,如极品飞车等着名手游主要就是通过角速度传感器的作用产生汽车左右摇摆的交互模式。除了手机,角速度传感器目前还被广泛应用在导航定位以及AR/VR等领域。

  除了上述这些传感器,物联网中还有气压传感器、加速度传感器、湿度传感器以及指纹传感器等。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,即通过光波、声波、特殊材料甚至化学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。

  正如人类的眼睛和耳朵一样,作为物联网中一个从外界接收信息的载体,重要的感知层前端,传感器未来将随着物联网的普及迎来一个高速的发展期。




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