第1章-物联网与传感器概述培训课件
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《传感器培训》课件
磁电式传感器广泛应用 于转速、振动、位移等 领域。
04
传感器在自动化系统中的应用
传感器在工业自动化中的应用
总结词
广泛应用，提高生产效率
详细描述
传感器在工业自动化中发挥着关键作用，能够实时监测和控制生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量、物 位等，从而提高生产效率、保证产品质量。
传感器在智能家居中的应用
多功能传感器能够同时检测多 个参数，简化系统结构，降低 成本。
网络化
网络化传感器可以实现远程监 控和数据共享，提高信息利用 率和管理效率。
02
传感器的原理与技术
传感器的物理原理
传感器的工作原理
传感器是一种能够感知物理、化学或生物量并将其转换为电信号的装置。其工 作原理基于各种物理效应和化学反应，如压阻效应、热电效应、光电效应等。
医疗健康
传感器在医疗领域用于监测生理参数，如血压、血 糖、心电等，以辅助医生诊断和治疗。
传感器的发展趋势
01
02
03
04
微型化
随着微电子技术的发展，传感 器正朝着微型化方向发展，以 提高其集成度和响应速度。
智能化
智能化传感器具有自校准、自 诊断、自适应等功能，能够自 动调整参数和提高测量精度。
多功能化
VS
新技术
新兴技术如量子技术、生物技术等也为传 感器的发展提供了新的可能性，这些技术 的应用将进一步提高传感器的性能，拓展 其应用领域。
智能化与网络化的发展趋势
智能化
随着人工智能和物联网技术的发展，传感器 正朝着智能化方向发展，智能化传感器能够 实现自适应、自学习、自决策等功能，提高 传感器的工作效率和精度。
《传感器培训》课件
汇报人:
物联网培训课件
业
通过物联网技术监测土壤、气象等环境参数，为农作物提供精准 的生长环境，提高产量和品质。
农业自动化
利用物联网技术实现农业设备的远程控制和自动化操作，减轻农民 劳动强度，提高生产效率。
农产品溯源
借助物联网技术对农产品生产、加工、运输等环节进行追踪，保障 食品安全和质量。
智能家居物联网应用案例
的应用。
光纤通信技术
介绍光纤通信的原理、优点及传输 过程，探讨其在物联网中的应用前 景。
电力线通信技术
阐述电力线通信技术的原理、特点 及应用场景，如智能家居中的电力 猫等。
物联网网络协议
TCP/IP协议栈
详细解析TCP/IP协议栈各层的功能、协议及 工作原理，及其在物联网中的应用。
CoAP协议
阐述CoAP协议的原理、特点及应用，探讨 其在物联网中的适用性。
云计算在物联网中的应用 探讨云计算如何支持物联网的数据存储、处理和 分析需求，以及云计算在物联网架构中的角色和 作用。
大数据技术
大数据基本概念
讲解大数据的定义、特点、处理流程等基础知识。
大数据处理技术
介绍大数据处理的主流技术，包括分布式存储（如Hadoop HDFS、NoSQL数据库等）、分 布式计算（如MapReduce、Spark等）以及数据分析和挖掘工具（如Tableau、Power BI 等）。
物联网培训课件
REPORTING
• 物联网概述 • 感知层技术 • 网络层技术 • 应用层技术 • 物联网安全与隐私保护 • 物联网应用案例与前景展望
目录
PART 01
物联网概述
REPORTING
物联网定义与发展
物联网定义
物联网（IoT）是指通过信息传感设备，按约定的协议，对任何物体进行信息 交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
通过物联网技术监测土壤、气象等环境参数，为农作物提供精准 的生长环境，提高产量和品质。
农业自动化
利用物联网技术实现农业设备的远程控制和自动化操作，减轻农民 劳动强度，提高生产效率。
农产品溯源
借助物联网技术对农产品生产、加工、运输等环节进行追踪，保障 食品安全和质量。
智能家居物联网应用案例
的应用。
光纤通信技术
介绍光纤通信的原理、优点及传输 过程，探讨其在物联网中的应用前 景。
电力线通信技术
阐述电力线通信技术的原理、特点 及应用场景，如智能家居中的电力 猫等。
物联网网络协议
TCP/IP协议栈
详细解析TCP/IP协议栈各层的功能、协议及 工作原理，及其在物联网中的应用。
CoAP协议
阐述CoAP协议的原理、特点及应用，探讨 其在物联网中的适用性。
云计算在物联网中的应用 探讨云计算如何支持物联网的数据存储、处理和 分析需求，以及云计算在物联网架构中的角色和 作用。
大数据技术
大数据基本概念
讲解大数据的定义、特点、处理流程等基础知识。
大数据处理技术
介绍大数据处理的主流技术，包括分布式存储（如Hadoop HDFS、NoSQL数据库等）、分 布式计算（如MapReduce、Spark等）以及数据分析和挖掘工具（如Tableau、Power BI 等）。
物联网培训课件
REPORTING
• 物联网概述 • 感知层技术 • 网络层技术 • 应用层技术 • 物联网安全与隐私保护 • 物联网应用案例与前景展望
目录
PART 01
物联网概述
REPORTING
物联网定义与发展
物联网定义
物联网（IoT）是指通过信息传感设备，按约定的协议，对任何物体进行信息 交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
第1章 WSN概述
了解传感器的分类。
了解传感器与传感器网络之间的关系。 掌握无线传感器网络的体系结构。
了解无线传感器网络的特点及应用。
了解无线传感器网络操作系统。 了解与无线传感器网络相关的技术。
3 学习导航
4
1.1 概
ห้องสมุดไป่ตู้
述
无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是一 种全新的信息获取和处理技术，是集微机电技术、传感器
体，并采集数据。传感器不仅数量多，品种也比较复杂， 是无线传感器网络的重要组成部分。
19 1.1.2 产生和定义
1. 无线传感器网络的产生
无线传感器网络(简称无线传感网)的研究起源于20世 纪70年代，是一种特殊的无线网络，最早应用于美国军方，
例如空中预警控制系统。这种原始的传感器网络只能捕获
单一信号，传感器节点进行简单的点对点通信。 1980年，美国国防部高级研究计划局提出了分布式传
23 1.1.3 WSN的发展
2000年以后，无线传感器网络的出现引起了全世界范
围的广泛关注，被誉为是全球未来的四大高新技术产业之 一。2001年，美国陆军提出了“灵巧传感器网络通信计
划”，并在2001～2005财政年度期间批准实施，其基本思
想是：在战场上布设大量的传感器用于收集和传输信息， 并对相关的原始数据进行过滤，把重要的信息传送到各数
线通信传输的质量不是很好，数据安全性相对于蓝牙差一 些，传输质量也有待于改善。
Zigbee是一种新兴的短距离、低复杂度、低数据速率、
低成本的无线网络技术，同样工作在2.4G频段。Zigbee联 盟于2001年8月成立。Zigbee联盟认为Zigbee和蓝牙的关系 互为补充，而不是相互竞争。
《物联网培训教材》课件
的数据处理和分析。
01
物联网安全与隐私 保护
物联网安全挑战
数据传输安全
物联网设备间的数据传输可能面 临被窃取、篡改或破坏的风险， 需采取加密等措施保障数据传输
安全。
设备安全
物联网设备种类繁多，可能存在安 全漏洞，攻击者可利用漏洞对设备 进行非法控制或窃取数据。
网络架构安全
物联网的网络架构需具备抵御各类 网络攻击的能力，如拒绝服务攻击 、网络病毒等。
农业物联网是物联网技术在农业领域的应 用，旨在提高农业生产效率和农产品质量
。
精准农业
利用物联网技术，实现农田信息的实时采 集和精准管理，提高农作物的产量和质量
。
智能温室大棚
通过物联网技术，实现温室内环境参数的 实时监测和自动调节，提高农作物生长环 境的舒适度。
农产品追溯系统
通过物联网技术，实现农产品从生产到销 售全过程的追溯管理，保证农产品质量和 安全。
用。
01
物联网产业发展与 商业模式
物联网产业现状
物联网产业规模
全球物联网产业规模持续增长，市场规模不断扩 大。
物联网应用领域
物联网在智能制造、智慧城市、智能交通、智能 家居等领域得到广泛应用。
物联网技术发展
物联网技术不断创新，传感器、通信协议、云计 算等技术不断进步。
物联网商业模式创新
平台化商业模式
物联网在数字经济中的作用
产业升级
物联网将推动传统产业的数字化转型，提高生产效率和降低成本 。
创新商业模式
物联网将催生新的商业模式和业态，如智能家居、智慧农业等。
促进数据经济发展
物联网将产生大量数据，为数据经济的发展提供有力支撑。
如何培养物联网人才
《传感器培训》课件
• 传感器类型：温度传感器、湿度传感器、光照传感器、空气质量传感器等。 • 应用场景：智能空调、智能照明、智能安防等。
传感器在环境监测中的应用
总结词
传感器在环境监测中发挥着重要作用，能够实时 监测环境质量并预警污染事件。
传感器类型
空气质量传感器、水质传感器、噪声传感器等。
详细描述
通过安装各种类型的传感器，可以实时监测空气 质量、水质、噪声等环境参数，并将数据传输到 监控中心进行分析和预警。这有助于及时发现污 染源，采取有效措施保护环境。
物联网时代的传感器发展
物联网的普及
随着物联网技术的不断发展，传感器 在智能家居、智能交通等领域的应用 越来越广泛，为人们的生活带来便利 。
数据采集与传输
物联网时代对传感器提出了更高的要 求，需要具备更高效的数据采集和传 输能力，以满足实时监控和远程控制 的需求。
人工智能与传感器的融合
人工智能技术
传感器选型原则
根据测量要求选择
根据测量对象和测量环境，选择合适的传感 器类型和量程。
考虑成本
在满足性能要求的前提下，选择性价比高的 传感器。
考虑精度和稳定性
在满足测量要求的前提下，选择精度高、稳 定性好的传感器。
考虑安装和使用方便性
选择易于安装、使用和维护的传感器。
传感器使用注意事项
正确安装传感器
霍尔传感器
利用霍尔效应测量磁场强 度，用于检测电流、磁场 等。
传感器的信号处理技术
信号放大与滤波
对传感器输出的微弱信号 进行放大和滤波，提高信 号的信噪比。
信号转换与调理
将传感器输出的模拟信号 转换为数字信号，并进行 必要的调理，以满足后续 处理的要求。
数字信号处理
传感器在环境监测中的应用
总结词
传感器在环境监测中发挥着重要作用，能够实时 监测环境质量并预警污染事件。
传感器类型
空气质量传感器、水质传感器、噪声传感器等。
详细描述
通过安装各种类型的传感器，可以实时监测空气 质量、水质、噪声等环境参数，并将数据传输到 监控中心进行分析和预警。这有助于及时发现污 染源，采取有效措施保护环境。
物联网时代的传感器发展
物联网的普及
随着物联网技术的不断发展，传感器 在智能家居、智能交通等领域的应用 越来越广泛，为人们的生活带来便利 。
数据采集与传输
物联网时代对传感器提出了更高的要 求，需要具备更高效的数据采集和传 输能力，以满足实时监控和远程控制 的需求。
人工智能与传感器的融合
人工智能技术
传感器选型原则
根据测量要求选择
根据测量对象和测量环境，选择合适的传感 器类型和量程。
考虑成本
在满足性能要求的前提下，选择性价比高的 传感器。
考虑精度和稳定性
在满足测量要求的前提下，选择精度高、稳 定性好的传感器。
考虑安装和使用方便性
选择易于安装、使用和维护的传感器。
传感器使用注意事项
正确安装传感器
霍尔传感器
利用霍尔效应测量磁场强 度，用于检测电流、磁场 等。
传感器的信号处理技术
信号放大与滤波
对传感器输出的微弱信号 进行放大和滤波，提高信 号的信噪比。
信号转换与调理
将传感器输出的模拟信号 转换为数字信号，并进行 必要的调理，以满足后续 处理的要求。
数字信号处理
传感器培训资料课件
光学传感器
利用光学原理（如干涉、折射等） 检测被测量。
应用领域
环境监测
检测空气、水质、土壤等环境参数。
医疗健康
检测生物体内的化学成分、血糖、血压等医 疗参数。
工业生产
交通运输
检测生产过程中的各种参数，如压力、温度 、流量等。
检测车辆的运行状态、速度、位置等参数。
02
传感器技术基础
电阻式传感器
原理
医疗与生物工程
总结词
传感器在医疗和生物工程中的应用也是越 来越广泛，通过各种传感器实现对人体生 理参数的监测、分析和控制。
详细描述
在医疗和生物工程中，传感器主要用于监 测人体生理参数，如血压、心率、体温、 血氧饱和度等，同时也用于监测人体内的 化学成分和生物分子。通过这些传感器能 够实现对人体生理参数的监测、分析和控 制，为医疗诊断和治疗提供重要的依据和 支持。
应用
热电式传感器广泛应用于温度、热量等参数的测量。
03
传感器性能指标与测试
分辨率与精度
分辨率
指传感器能够感知的最小输入信号，通常以满量程的百分比 表示。
精度
指传感器输出信号与实际输入信号之间的误差大小，一般以 百分比表示。
线性度与迟滞
线性度
指传感器输出信号与输入信号之间的线性程度，理想情况下应该是一次函数 关系。
THANK YOU.
分类
化学传感器、生物传感器、物理传感器、光学传感器等。
工作原理
化学传感器
利用化学反应的原理，通过测量化 学反应过程中产生的某种物理、化 学或生物信号的变化来实现检测。
生物传感器
利用生物分子的特异性结合反应， 将生物分子与敏感材料结合形成敏 感层，实现对目标物质的检测。
物联网与传感器概述课件
理、传输或存储。
02
传感器的敏感元件能够感知 被测量的物理量，并将其转
化为电信号或数据输出。
03
传感器的测量范围和精度是 衡量其性能的重要指标。
传感器的种类与用途
01
按照测量原理分类
可分为电阻式、电容式、电感 式、磁感式、光电式等传感器
。
02
按照输出信号分类
可分为模拟输出和数字输出两 种传感器。
03
06
物联网与传感器在工业自 动化中的应用
工业自动化的概念与构成
01
02
工业自动化是一种将自动化技术应用于工业生产过程的方法，旨在提 高生产效率、降低生产成本、提高产品质量。
工业自动化通常包括自动化设备、传感器、控制系统、数据处理等组 成部分。
物联网与传感器在工业自动化中的应用场景
物联网与传感器在工业自动化中的应用 场景非常广泛，例如
物联网架构
物联网（IoT）是指通过互联网对物品进行远程信息传输和智能化管理的网络，其架构主 要由感知层、网络层和应用层组成。
传感器的作用
在感知层中，传感器发挥着重要的作用，它们能够感知和捕捉环境中的各种信息，如温度 、湿度、压力、光照、声音等，并将这些信息转换为电信号或数字信号，传输到网络层和 应用层。
降低生产成本：通过物联网技术实 现远程监控和维护，可以减少人力 成本和维修成本，降低生产成本。
物联网与传感器在工业自动化中面 临的挑战包括
安全性和隐私保护：物联网设备的 连通性使得网络安全和隐私保护成 为重要问题。
技术标准和互操作性：不同的设备 和系统之间的技术标准和互操作性 需要统一和协调。
THANKS
物联网将传感器、控制器、机器 、人员和物品等通过新的方式联 在一起，实现信息化、远程管理
02
传感器的敏感元件能够感知 被测量的物理量，并将其转
化为电信号或数据输出。
03
传感器的测量范围和精度是 衡量其性能的重要指标。
传感器的种类与用途
01
按照测量原理分类
可分为电阻式、电容式、电感 式、磁感式、光电式等传感器
。
02
按照输出信号分类
可分为模拟输出和数字输出两 种传感器。
03
06
物联网与传感器在工业自 动化中的应用
工业自动化的概念与构成
01
02
工业自动化是一种将自动化技术应用于工业生产过程的方法，旨在提 高生产效率、降低生产成本、提高产品质量。
工业自动化通常包括自动化设备、传感器、控制系统、数据处理等组 成部分。
物联网与传感器在工业自动化中的应用场景
物联网与传感器在工业自动化中的应用 场景非常广泛，例如
物联网架构
物联网（IoT）是指通过互联网对物品进行远程信息传输和智能化管理的网络，其架构主 要由感知层、网络层和应用层组成。
传感器的作用
在感知层中，传感器发挥着重要的作用，它们能够感知和捕捉环境中的各种信息，如温度 、湿度、压力、光照、声音等，并将这些信息转换为电信号或数字信号，传输到网络层和 应用层。
降低生产成本：通过物联网技术实 现远程监控和维护，可以减少人力 成本和维修成本，降低生产成本。
物联网与传感器在工业自动化中面 临的挑战包括
安全性和隐私保护：物联网设备的 连通性使得网络安全和隐私保护成 为重要问题。
技术标准和互操作性：不同的设备 和系统之间的技术标准和互操作性 需要统一和协调。
THANKS
物联网将传感器、控制器、机器 、人员和物品等通过新的方式联 在一起，实现信息化、远程管理
《物联网传感器技术与应用》第1章物联网与传感器概述
转换 元件
它是直接感受被测量，并输出 与被测量构成有确定关系、更易 于转换的某一物理量的元件。
被测量 敏感元件
转换元件
电量 测量电路
将敏感元 件感受或响应 的被测量转换 成适于传输或 测量的电信号
把转换元 件输出的电信 号变换为便于 处理、显示、 记录、控制和 传输的可用电 信号
电源
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物联网传感器技术与应用
1.3.3传感器微型化、多功能、集成化的发展趋势
1.传感器微型化 例如，敏感元件的尺寸为微米级。
2.传感器多功能 例如，将检测Na、K、H的敏感元件集成在2.5×0.5mm芯片
上，用导管送到心脏内，可检测血液中钠、钾、氢离子的浓度。 3.传感器集成化
例如，传感器与集成电路（IC）的集成制造技术。
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物联网传感器技术与应用
中华人民共和国国家标准GB/T 7665-2005对传感器的定义是： 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器 件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 （1）传感器的作用：体现在测量上。获取被测量，是应用传感 器的目的。 （2）传感器的工作机理：体现在敏感元件上。敏感元件能感受 或响应被测量，是传感器技术的核心。 （3）传感器的输出信号形式：体现在电信号上。输出信号需要 解决非电量向电信号转换，微弱电信号向可用电信号转换的问题。
2002年，美国国家重点实验室橡树岭实验室提出“网络就 是传感器”。2009年，我国开始倡导物联网，无线传感器网络成 为物联网感知的最主要技术。
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物联网传感器技术与应用
1.4.4物联网中的无线传感器网络
举例1：军事通信 无线传感器网络具有密集型、随机分布等特点，非常适合
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物联网传感器技术与应用
物联网需要对物体具有全面感知的能力，对信息具有 互通互联的能力，并对系统具有智慧运行的能力，从而形 成一个连接人与物体的信息网络。传感器是物联网的感觉 器官，可以感知、探测、采集和获取目标对象各种形态的 信息，是物联网全面感知的主要部件，是信息技术的源头， 也是现代信息社会赖以存在和发展的技术基础。
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物联网传感器技术与应用
1.1
物联网与传感器的概念
1.2
传感器的组成和分类
1.3 传感器的技术特点和发展趋势
1.4
无线传感器网络
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物联网传感器技术与应用
1.1
物联网与传感器的概念
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物联网传感器技术与应用
1.1.1 物联网的概念
物联网是在互联网的基础上，将用户端延伸和扩展到 任何物体，进行信息交换和通信的一种网络。物联网的英 文名称为The Internet of Things，由该名称可见，物联网就 是“物与物相连的互联网”。
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物联网传感器技术与应用
1.1.3传感器是物联网全面感知的基石
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人 自身的感觉器官研究自然现象和生产规律，显然是远远不够的。 传感器是人类感觉器官的延长，因此传感器又称为电五官。
传感器是整个物联网中需求量最大和最为基础的环节之一。 传感器不仅可以单独使用，还可以由大量传感器、数据处理单元 和通信单元的微小节点构成无线传感器网络。在物联网全面感知 方面，传感器是最主要的部件。
转换 元件
它是直接感受被测量，并输出 与被测量构成有确定关系、更易 于转换的某一物理量的元件。
被测量 敏感元件
转换元件
电量 测量电路
将敏感元 件感受或响应 的被测量转换 成适于传输或 测量的电信号
把转换元 件输出的电信 号变换为便于 处理、显示、 记录、控制和 传输的可用电 信号
电源
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物联网传感器技术与应用
2.按被测量分类 表1.3 传感器按被测量分类
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物联网传感器技术与应用
3.按敏感材料分类 这种分类方法按制造传感器的材料进行分类，可分为半导体
传感器、陶瓷传感器、光导纤维传感器和金属传感器等。 4.按能量关系分类
这种分类方法可分为有源传感器和无源传感器2大类。 5.按应用范围分类
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物联网传感器技术与应用
中华人民共和国国家标准GB/T 7665-2005对传感器的定义是： 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器 件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 （1）传感器的作用：体现在测量上。获取被测量，是应用传感 器的目的。 （2）传感器的工作机理：体现在敏感元件上。敏感元件能感受 或响应被测量，是传感器技术的核心。 （3）传感器的输出信号形式：体现在电信号上。输出信号需要 解决非电量向电信号转换，微弱电信号向可用电信号转换的问题。
传感器转换元件输出的信号（一般为电信号）都很微弱， 传感器一般还需配以测量电路，有时还需要加辅助电源。
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物联网传感器技术与应用
图1.1为传感器的组成框图，包括敏Biblioteka 元件、转换元件、 测量电路和辅助电源。
被测量
敏感 元件
转换 元件
测量 电路
电信号
辅助电源
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物联网传感器技术与应用
敏感 元件
物联网传感器技术与应用
1.2.2 传感器的分类
传感器的品种丰富、原理各异，检测对象几乎涉及各 种参数，通常一种传感器可以检测多种参数，一种参数又 可以用多种传感器测量。 传感器的分类方法非常多，下面 是几种常见的传感器分类方法。
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物联网传感器技术与应用
1.按工作原理分类 表1.2 传感器按工作原理分类
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物联网传感器技术与应用
1.2
传感器的组成和分类
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物联网传感器技术与应用
1.2.1传感器的组成
传感器通常由敏感元件（Sensing Element）和转换元件 （Transduction Element）组成，敏感元件指传感器中能直接感受 或响应被测量（一般为非电量）的部分；转换元件指传感器中能 将敏感元件感受或响应的被测量转换成有用输出信号（一般为电 信号）的部分。
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物联网传感器技术与应用
本书内容组织方式
第1章为物联网与传感器概述，分别介绍了物联网的概念、传感器的概 念、传感器的发展趋势、物联网中的无线传感器网络。
第2章介绍了传感器的一般特性，包括传感器的静态特性和动态特性。 第3～10章讲解了电阻式、电容式、电感式、热电式、压电式、磁电式、 光电式（包括光电效应、红外、CCD、光纤）、化学（包括离子敏、气敏、 湿敏）和生物传感器的转换原理、结构组成、特性分析、测量方法和应用。 第11 ～12章介绍了传感器的数字化、集成化、智能化和网络化，涵盖 了数字式传感器、微机电系统、智能传感器、多传感器信息融合、现场总线、 无线传感器网络、物联网等内容。
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物联网传感器技术与应用
1.1.2传感器的概念
传感器技术、通信技术和计算机技术并列为信息技术的三 大支柱，它们构成了信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”， 分别用于完成信息的采集、传输和处理。
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物联网传感器技术与应用
通常将能把被测物理量、化学量或生物量转换为与之有对 应关系的电量输出的装置称为传感器。传感器是一种检测装置， 能够感受到被测量的信息，并能将检测到的信息变换成其它形式 的信号（一般为电信号），是实现自动检测的首要环节。
物联网传感器技术与应用
课程目标
本课程在物联网的框架下阐述传感器技术。本课程的目标有3个，一是 介绍物联网的系统架构，给出物联网与传感器之间的关系，表明传感器在物 联网中所处的地位和作用；二是讲解各类传感器的工作原理、结构组成、特 性分析、测量方法和应用实例，这部分是本课程的重点，这些内容强调了从 传统传感器到现代传感器知识体系的完整性；三是给出传感器数字化、微型 化、集成化、智能化和网络化的发展方向，使同学们认识到微机电系统、智 能传感器、多传感器信息融合、无线传感器网络等正逐步将传感器带入物联 网的时代，物联网传感器将对信息技术产生重大影响。
物联网传感器技术与应用
物联网需要对物体具有全面感知的能力，对信息具有 互通互联的能力，并对系统具有智慧运行的能力，从而形 成一个连接人与物体的信息网络。传感器是物联网的感觉 器官，可以感知、探测、采集和获取目标对象各种形态的 信息，是物联网全面感知的主要部件，是信息技术的源头， 也是现代信息社会赖以存在和发展的技术基础。
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物联网传感器技术与应用
1.1
物联网与传感器的概念
1.2
传感器的组成和分类
1.3 传感器的技术特点和发展趋势
1.4
无线传感器网络
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物联网传感器技术与应用
1.1
物联网与传感器的概念
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物联网传感器技术与应用
1.1.1 物联网的概念
物联网是在互联网的基础上，将用户端延伸和扩展到 任何物体，进行信息交换和通信的一种网络。物联网的英 文名称为The Internet of Things，由该名称可见，物联网就 是“物与物相连的互联网”。
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物联网传感器技术与应用
1.1.3传感器是物联网全面感知的基石
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人 自身的感觉器官研究自然现象和生产规律，显然是远远不够的。 传感器是人类感觉器官的延长，因此传感器又称为电五官。
传感器是整个物联网中需求量最大和最为基础的环节之一。 传感器不仅可以单独使用，还可以由大量传感器、数据处理单元 和通信单元的微小节点构成无线传感器网络。在物联网全面感知 方面，传感器是最主要的部件。
转换 元件
它是直接感受被测量，并输出 与被测量构成有确定关系、更易 于转换的某一物理量的元件。
被测量 敏感元件
转换元件
电量 测量电路
将敏感元 件感受或响应 的被测量转换 成适于传输或 测量的电信号
把转换元 件输出的电信 号变换为便于 处理、显示、 记录、控制和 传输的可用电 信号
电源
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物联网传感器技术与应用
2.按被测量分类 表1.3 传感器按被测量分类
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物联网传感器技术与应用
3.按敏感材料分类 这种分类方法按制造传感器的材料进行分类，可分为半导体
传感器、陶瓷传感器、光导纤维传感器和金属传感器等。 4.按能量关系分类
这种分类方法可分为有源传感器和无源传感器2大类。 5.按应用范围分类
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物联网传感器技术与应用
中华人民共和国国家标准GB/T 7665-2005对传感器的定义是： 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器 件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 （1）传感器的作用：体现在测量上。获取被测量，是应用传感 器的目的。 （2）传感器的工作机理：体现在敏感元件上。敏感元件能感受 或响应被测量，是传感器技术的核心。 （3）传感器的输出信号形式：体现在电信号上。输出信号需要 解决非电量向电信号转换，微弱电信号向可用电信号转换的问题。
传感器转换元件输出的信号（一般为电信号）都很微弱， 传感器一般还需配以测量电路，有时还需要加辅助电源。
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物联网传感器技术与应用
图1.1为传感器的组成框图，包括敏Biblioteka 元件、转换元件、 测量电路和辅助电源。
被测量
敏感 元件
转换 元件
测量 电路
电信号
辅助电源
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敏感 元件
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1.2.2 传感器的分类
传感器的品种丰富、原理各异，检测对象几乎涉及各 种参数，通常一种传感器可以检测多种参数，一种参数又 可以用多种传感器测量。 传感器的分类方法非常多，下面 是几种常见的传感器分类方法。
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1.按工作原理分类 表1.2 传感器按工作原理分类
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1.2
传感器的组成和分类
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1.2.1传感器的组成
传感器通常由敏感元件（Sensing Element）和转换元件 （Transduction Element）组成，敏感元件指传感器中能直接感受 或响应被测量（一般为非电量）的部分；转换元件指传感器中能 将敏感元件感受或响应的被测量转换成有用输出信号（一般为电 信号）的部分。
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本书内容组织方式
第1章为物联网与传感器概述，分别介绍了物联网的概念、传感器的概 念、传感器的发展趋势、物联网中的无线传感器网络。
第2章介绍了传感器的一般特性，包括传感器的静态特性和动态特性。 第3～10章讲解了电阻式、电容式、电感式、热电式、压电式、磁电式、 光电式（包括光电效应、红外、CCD、光纤）、化学（包括离子敏、气敏、 湿敏）和生物传感器的转换原理、结构组成、特性分析、测量方法和应用。 第11 ～12章介绍了传感器的数字化、集成化、智能化和网络化，涵盖 了数字式传感器、微机电系统、智能传感器、多传感器信息融合、现场总线、 无线传感器网络、物联网等内容。
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1.1.2传感器的概念
传感器技术、通信技术和计算机技术并列为信息技术的三 大支柱，它们构成了信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”， 分别用于完成信息的采集、传输和处理。
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通常将能把被测物理量、化学量或生物量转换为与之有对 应关系的电量输出的装置称为传感器。传感器是一种检测装置， 能够感受到被测量的信息，并能将检测到的信息变换成其它形式 的信号（一般为电信号），是实现自动检测的首要环节。
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课程目标
本课程在物联网的框架下阐述传感器技术。本课程的目标有3个，一是 介绍物联网的系统架构，给出物联网与传感器之间的关系，表明传感器在物 联网中所处的地位和作用；二是讲解各类传感器的工作原理、结构组成、特 性分析、测量方法和应用实例，这部分是本课程的重点，这些内容强调了从 传统传感器到现代传感器知识体系的完整性；三是给出传感器数字化、微型 化、集成化、智能化和网络化的发展方向，使同学们认识到微机电系统、智 能传感器、多传感器信息融合、无线传感器网络等正逐步将传感器带入物联 网的时代，物联网传感器将对信息技术产生重大影响。