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物联网-感知层之传感器

 

 

  8月23号,我们有一场物联网行业的线下活动,为了显得没那么外行,小编同学正试图恶补一下物联网知识,并于昨天发了一篇文章名为“物联网投资,看这一篇就够了”:

  “NB-IOT、非蜂窝模组、LPWA技术、DMP、CMP、AEP、BAP。。。”

  如果我说,看完后是这样的表情,你会笑话我吗?

  

 

  所以,为了维护仅剩的一点自尊,我决定,必须努力学习!物联网不是一般分为感知层、网络层和应用层嘛,今天就从感知层开始!

  感知层,物联网的核心,是信息采集的关键部分,由各种传感器网关和传感器构成、包括有温度传感器、二氧化碳浓度传感器、二维码标签、湿度传感器、摄像头、RFID 标签和读写器、GPS等感知终端。

  感知层的作用就像人的视觉、触觉、味觉、听觉一样,是物联网获取识别物体、采集信息的来源,主要功能是识别物体、采集信息。

  物联网时代随处可见各种传感器,比如:雾霾天监测空气的PM2.5传感器,CO2传感器;我们手机解锁用到的指纹传感器、玩游戏时用到的重力传感器等,这些都是属于感知层的仪器。

  

 

  从现在阶段来看,物联网发展的瓶颈就在感知层。国际电信联盟(ITU)将感知层的射频技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术列为物联网关键技术。

  这里重点介绍一下RFID射频识别技术和传感器技术。

  需要注意的是,RFID是射频识别技术,不是传感器,虽然两者都是物联网技术,但传感器技术可以对感知到的物品进行处理,RFID只是识别,没有处理的能力。

  首先,我们来看RFID射频识别技术,它被称为最成熟的物联网技术,在国内有几大发展园区,包括无锡、滨州、天津、北京、绵阳、东莞等,应用领域也比较多,如物流、零售、制造、服装等等,国内RFID产能占了全球的85%。

  同时,一些因素也制约RFID应用和普及:

  标准化,我国没有统一标准(而欧洲有UTC、日本有UID)

  RFID是闭环市场,很多RFID芯片不能跨行业应用

  成本偏高,RFID芯片一般要0.2~1元,限制了行业应用拓展

  技术瓶颈,关于RFID可靠性问题,很多RFID叠加在一起,读取准确度、稳定度会受影响

  说到传感器技术,由于国内传感器工艺和技术水平限制,目前还集中于民用,很多没有达到工业级水平。

  高精度传感无论从技术价值还是商业价值都是非常高的,目前主要依赖于进口,在中国仍旧是稀缺技术。

  比如压力传感器,精度到g和mg的价格相差5-6倍;

  再如目前的血压传感器没有能做到水银血压仪精度的,所以其高端领域是我们技术发展的重要方向。

  目前传感技术机会比较大的领域有:

  中国智造2025:工业体系的感知使得传感技术会使用地更高

  智能医疗:医疗体系中很多机构和公司需要高精度传感

  对于日常接触比较多的安防、视频、支付等

  最后,由于商业应用的场景化越来越受到关注,大型商超、综合性医院、机场、停车场等场所对于定位导航的需求也逐渐旺盛,想给大家介绍一下室内定位的传感技术,一看竟有数十种之多,那还是介绍一下常见的传感器及其工作原理吧!

  常见传感器及其工作原理

  距离传感器

  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

  光传感器的工作原理就是利用光电效应,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

  温度传感器从使用的角度大致可以分为接触式和非接触式两类,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。

  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

  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。烟雾传感器主要应用在火情报警和安全探测等领域。

  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。单轴的角速度传感器只能测量单一方向的改变,因此一般的系统要测量X、Y、Z轴三个方向的改变,就需要三个单轴的角速度传感器。目前通用的一个3轴角速度传感器就能替代三个单轴的,而且还有体积小、重量轻、结构简单、可靠性好等诸多优点,因此各种形态的3轴角速度传感器是目前主要的发展趋势。

  最常见的角速度传感器使用场景就是手机,如极品飞车等著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。

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