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物联网与传感器任一发展都将带动二者的相互进步

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  在物联网快速发展的时代,我们除了关注到物联网设备的强大功能外,也不能忽视这些设备中连接的前端采集设备,正是因为有了这些前端采集设备,才使得传输层设备可以获得相应的参数,得以将这些数据向网络层上传输,二者必须相互配合。前端设备在属于感知层设备,是获取数据的关键设备,而例如:工业物联网网关、工业路由器等属于传输层,与感知层传感器相连,将数据传输到应用层。

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  下面将对各类传感器进行分析,盘点那些在物联网领域中常见的传感器,探究传感器与物联网之间的关系。

  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物联网领域。

  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。

  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。

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  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。

  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。

  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。

  除了上述提到的传感器,物联网中常见的还有气压传感器、加速度传感器、湿度传感器、指纹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、声、材料以及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特定的升级和扩展。

  万物互联的世界正在被快速的建设,无论是作为物联网中的基础、外界接收信息的载体——各类传感器的发展,还是网络层中各类工业物联网网关、工业路由器的技术进步都将对物联网这个大行业的发展起到巨大的推进作用,而物联网行业的发展,也将会带动该行业所需的传感器技术的高速发展,二者相互促进,任一发展都将带动二者的相互进步。