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1引言                                   

軟硬件技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的飛速發(fā)展，而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也使得傳感器的應(yīng)用也變得越來越廣泛，二者相輔相成。首先我們需要知道什么是傳感器，傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中處于什么地位、扮演者什么角色呢？

2 傳感器的簡單定義

傳感器是能一種監(jiān)測所處環(huán)境中發(fā)生的事件或者變化，并將這些變化以特定的輸入，如聲、光、熱、力、運(yùn)動(dòng)等，以顯示的形式提供給用戶可視化數(shù)據(jù)的設(shè)備，該類設(shè)備通常由敏感組件或轉(zhuǎn)換組件組成，與計(jì)算機(jī)處理器組合使用。

3 傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的地位

傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)的感知層設(shè)備，相當(dāng)于人類的“五官”或者說是物聯(lián)網(wǎng)的“神經(jīng)末梢”，通過其對(duì)于所處環(huán)境的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)檢測作用，將數(shù)據(jù)反饋給終端進(jìn)行分析處理進(jìn)而支持各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

4 傳感器分類

下面簡單介紹一些我使用過的傳感器以及目前物聯(lián)網(wǎng)較為常用的傳感器。

4.1簡單的測距傳感器

在物聯(lián)網(wǎng)剛?cè)腴T的時(shí)候使用過兩款測距傳感器，成本很低的超聲波測距傳感器以及紅外線傳感器，當(dāng)然紅外傳感器也有很多其他的應(yīng)用。

（1）超聲波傳感器是利用超聲波遇到物.體可以產(chǎn)生顯著反射從而形成回波等特性研制而成的一種可以將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為其他能量信號(hào)的傳感器^[12]。其工作原理如下：超聲波傳感器主要由發(fā)送傳感器，接收傳感器，控制部分以及電源四部分構(gòu)成。超聲波傳感器的工作原理，主要是采用超聲波測距中的時(shí)間差測距法。首先由發(fā)送傳感器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以超聲波形式向某一方向發(fā)送超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，之后超聲波將沿著某一直線定向傳播，當(dāng)超聲波在空氣中傳播遇到分界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生顯著反射，當(dāng)接收傳感器接收到回波時(shí)計(jì)時(shí)停止^[14]。超聲波在空氣中的傳播速度設(shè)為v，傳播時(shí)間設(shè)為t，由于超聲波發(fā)送器與接收器之間距離較近，所以反射角較小，可忽略不計(jì)。則超聲波傳感器與障礙物之間的距離d可由公式得出。

由于超聲波是一種聲波，因此在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，其傳播速度會(huì)受到溫度、濕度以及壓強(qiáng)等因素影響，其中溫度影響尤為明顯，常使用溫度補(bǔ)償法加以規(guī)避。

（2）紅外線測距傳感器

紅外線測距傳感器利用紅外線與障礙物之間距離的不同產(chǎn)生不同反射的強(qiáng)度的原理，進(jìn)行對(duì)傳感器與障礙物之間距離的測量。紅外線測距傳感器由紅外發(fā)射器以及CCD檢測器構(gòu)成，它的測距主要是基于三角測量原理^[20]。紅外線測距傳感器測量原理具體如圖2.3所示。

首先需要紅外發(fā)射器以一定角度向外發(fā)射紅外光束，當(dāng)其遇到障礙物之后會(huì)反射回來，當(dāng)反射光束被CCD檢測器檢測到后，會(huì)獲得一個(gè)偏移量L，如果同時(shí)再已知發(fā)射角α，中心距X，光速c，濾鏡焦距f之后，利用三角幾何關(guān)系就可以很容易求得傳感器到障礙物的距離D，具體如下式所示。

4.2 溫濕度傳感器

曾使用過溫濕度傳感器SHT30，該傳感器主要采用熱電偶方法測量溫度，當(dāng)工作端與自由端溫度不同從而產(chǎn)生熱電動(dòng)勢，經(jīng)過電路轉(zhuǎn)化將電壓變化傳送到MCU。使用是使用沉積在兩個(gè)導(dǎo)電電極上的聚胺鹽或醋酸纖維聚合物薄膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在薄膜上時(shí)，會(huì)改變兩個(gè)電極間的介電常數(shù)。

4.3 光照傳感器

光照傳感器內(nèi)部通常包括光敏二極管、運(yùn)算放大器、ADC采集、晶振等組成如曾使用過的BH1750傳感器，其主要原理為PD二極管通過光生伏特效應(yīng)將輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放大電路放大，由ADC采集電壓，然后通過邏輯電路轉(zhuǎn)換成16位二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)部的寄存器中，即光照強(qiáng)度越高，電壓值越大。

4.4 運(yùn)動(dòng)傳感器

我曾使用的運(yùn)動(dòng)傳感器包括三軸加速度計(jì)，地磁計(jì)，陀螺儀。三軸加速度計(jì)主要采用加速度原理來測量三維空間加速度，x,y,z三個(gè)軸向。地磁計(jì)是檢測地球磁力的傳感器，一般用來通過檢測地磁來檢測方向，也被成為“電子羅盤”。陀螺儀是一種基于角動(dòng)量守恒理論用來感測和維持方向的裝置，由一個(gè)位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。常用于導(dǎo)航、定位系統(tǒng)，我們使用的手機(jī)中也內(nèi)置了陀螺儀。

4.5 壓力傳感器

壓力傳感器是能感受壓力信號(hào)并將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號(hào)的器件。

4.6 氣體傳感器

該類型傳感器主要用于檢測空氣中某種氣體的濃度，常用于檢測有毒氣體判斷環(huán)境是否適合人類生存，如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳傳感器。當(dāng)然也有一些檢測二氧化碳濃度、空氣污染之類的傳感器。

當(dāng)然除了上述傳感器，還有其他很多類型的傳感器、如圖像傳感器、化學(xué)傳感器、聲音傳感器、液位傳感器等。

5傳感器的發(fā)展趨勢

（1）    高精度：隨著應(yīng)用對(duì)于準(zhǔn)確度以及精度的要求，未來傳感器勢必會(huì)朝著更高的進(jìn)度要求發(fā)展

（2）    微型化、低功耗：隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的微型化，功耗的要求越來越嚴(yán)格，傳感器也會(huì)朝著該方向不斷進(jìn)步。

（3）    高可靠性以及安全性：傳感器的可靠性直接影響到產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)，因此抗擾性強(qiáng)，可以適應(yīng)多種嚴(yán)苛環(huán)境的傳感器發(fā)展也是必然趨勢。