感测技术基础(绪论).ppt

传 感 器 技 术 绪 论 什么是感测技术？ 为什么要学习感测技术？ 怎样学好感测技术？ 什么是感测技术？ 感测技术实质上就是信息采集技术。 传感器 定义：将非电量转换为与之有确定对应关系电量的器件或装置。 类型： 敏感器 1）定义：将被测非电量转换为与之有确定对应关系可用非 电量的器件或装置 2）应用：在被测非电量不是传感器能转换的非电量（即可 用非电量）时 电容式重量传感器 测量电路（传感器接口电路） 作用：把传感器转换出来的电量进行变换和处理，使之成为 便于显示、记 录、传输或处理的可用电信号（如电压、电流 、频率等） 电测法的优越性： 1.便于采用电子技术，扩展仪器测量的幅值范围(量程)和频率范围(频带 )。 2.可实现远距离的自动测量。 3.可实现测量结果的数字显示。 4.便于应用计算机，实现测量的微机化、智能化、网络化。 测量仪表与系统的组成原理 普通电测仪表的基本组成 典型的微机化测试系统组成框图 为什么要学习感测技术？ 地位和作用 科学研究的手段 信息产业的源头 自动控制的前提 图0-1 生产、生活、国防现代化的基础 为什么要学习感测技术？ 安全防护 医疗保健 生物工程 海洋开发 航空航天 军事国防 感测技术 为什么要学习感测技术？ 对我们专业学习的作用 完善知识结构的需要 应用广泛，学好后就业面广 信息技术三大支柱 信息采集技术（感测技术） 信息传输技术（通信技术） 信息处理技术（计算机技术） 物联网是指通过各种信息传 感设备，如传感器、射频识 别（RFID）技术、全球定 位系统、激光扫描器等各种 装置与技术，实时采集任何 需要监控、连接、互动的物 体或过程，采集其声、光、 热、电、力学、化学、生物 、位置等各种需要的信息， 与互联网结合形成的一个巨 大网络。其目的是实现物与 物、物与人，所有的物品与 网络的连接，方便识别、管 理和控制。 大家很熟悉的传感器 应用实例 Android智能手机内置多种传感器 Android智能手机自推出以来，其内置传感器逐渐增多，传 感器所能实现的功能也日益多样化，极大的满足了用户对 智能手机功能的需求，从依赖于重力传感器的各种游戏， 到依靠距离传感器实现的通话灭屏，再到指南针功能下的 电子罗盘等等，小小的一个Android智能手机以各种传感器 为依托实现了许多有趣的功能。 Android智能手机内置传感器 在GN205上共有9个传感器 1.Orientation sensor 2.Magnetic Field sensor 3.3axis Accelerometer 4.Proximity Sensor 5.Light Sensor 6.Gyroscope Sensor 7.Gravity Sensor 8.Linear Acceleration Sensor 9.Rotation Vector Sensor 方向传感器 手机方向传感器是指安装在手机上用 以检测手机本身处于何种方向状态的部件 ，它不是通常理解的指南针的功能。 手机方向检测功能可以检测手机处于 正竖、倒竖、左横、右横，仰、俯状态。 具有方向检测功能的手机具有使用更方便 、更具人性化的特点。例如，手机旋转后 ，屏幕图像可以自动跟着旋转并切换长宽 比例，文字或菜单也可以同时旋转，使你 阅读方便。 Orientation sensor = 方向传感器 距离传感器 工作原理：通过发射特别短 的光脉冲，并测量此光脉冲 从发射到被物体反射回来的 时间，通过测时间来计算与 物体之间的距离。 距离传感器是通过测时间来实现测距离的。 应用:这个传感器在手机上的应用是当 我们打电话时，手机屏幕会自动熄灭，当 你脸离开，屏幕灯会自动开启，并且自动 解锁。这个对于待机手机较短的智能手机 来说是相当实用的。现在很多智能手机都 装备的这个传感器。 sensor 陀螺仪 原理：陀螺仪测量的物理量是偏转 ，倾斜时的转动角速度。 在手机上，仅用加速度计没办法测 量或重构出完整的3D动作，测不到转动 的动作，陀螺仪则可以对转动，偏转的 动作做很好的测量，这样就可以精确分 析判断出使用者的实际动作。而后根据 动作，可以对手机做相应的操作！ 目前手机中采用的三轴陀螺仪用 途主要体现在游戏的操控上，有了三 轴陀螺仪，我们在玩现代战争等第一 人称射击游戏时，可以完全摒弃以前 通过方向按键来控制游戏的操控方式 ，我们只需要通过移动手机相应的位 置，既可以达到改变方向的目的，使 游戏体验更加真实、操作更加灵活。 利用三轴陀螺仪进行体感控制的游戏 1.动作感应的GUI：通过小幅度的倾斜，偏转手机，实现菜 单，目录的选择和操作的执行； 2.拍照时的图像稳定，防止手的抖动对拍照质量的影响； 3.GPS的惯性导航：当汽车行驶到隧道或城市高大建筑物 附近，没有GPS讯号时，可以通过陀螺仪来测量汽车的 偏航或直线运动位移，从而继续导航； 4.通过动作感应控制游戏。 陀螺仪在手机上的应用： 光线传感器，也就是感光器，是能够 根据周围光亮明暗程度来调节屏幕明暗的 装置。就是在光线强的地方手机屏幕会变 暗，达到节电并更好观看屏幕的效果，在 光线暗的地方自动将屏幕变亮。可以在工 具设置中设置自动调节屏幕亮度。这个传 感器也主要起到节省手机电力的作用，毕 竟现在的智能手机的待机时间都很令人头 痛，能节省就节省吧。 Light sensor = 光线传感器 光线传感器 光线传感器 电子罗盘 电子罗盘是利用地磁场来定北极的一种方法 。 古代称为罗经，现代利用先进加工工艺生产 的磁阻传感器为罗盘的数字化提供了有力的 帮助。现在一般有用磁阻传感器和磁通门加 工而成的电子罗盘。这个就是电子版指南针 ，配合GPS和地图时非常好用。 电子罗盘，也叫数字指南针。 电子罗盘在智能手机上的应用 重力传感器 手机重力感应技术：利用压电效应实现，简 单来说是测量内部一片重物(重物和压电片做 成一体)重力正交两个方向的分力大小，来判 定水平方向。通过对力敏感的传感器，感受 手机在变换姿势时，重心的变化，使手机光 标变化位置从而实现选择的功能。 手机重力感应指的是手机内置重力摇杆芯片 ，支持摇晃切换所需的界面和功能，甩歌甩 屏，翻转静音，甩动切换视频等。 重力传感器在智能手机游戏中的应用 控制赛车运动方向控制小球滚落方向 磁场传感器 Magnetic Field sensor = 磁场传感器 磁力传感器简称为M-sensor，返回x、y、z 三轴的环境磁场数据。 该数值的单位是微特斯拉（micro-Tesla） ，用UT表示。单位也可以是高斯（Gauss）， 1Tesla=10000Gauss。 硬件上一般没有独立的磁场传感器，磁场数 据由电子罗盘传感器提供（E-compass）。 电子罗盘传感器同时提供方向传感器数据。 线性加速度传感器 线性加速度传感器简称LA-sensor。 线性加速度传感器是加速度传感器减 去重力影响获取的数据。 加速度传感器、重力传感器和线性加 速度传感器的计算公式如下： 加速度 = 重力 + 线性加速度 2525 RV-sensor输出三个数据：x*sin(theta/2)、 y*sin(theta/2)、z*sin(theta/2)，RV的方向与轴 旋转的方向相同。 RV的三个数值，与cos(theta/2)组成一个四元组 。RV的数据没有单位，使用的坐标系与加速度相 同。 GV、LA和RV的数值没有物理传感器可以直接给 出，需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor 经过算法计算后得出。 旋转矢量传感器 Rotation Vector Sensor =旋转矢量传感器 旋转矢量传感器简称RV-sensor。 旋转矢量代表设备的方向，是一个将坐标轴 和角度混合计算得到的数据。 霍尔传感器 在滑盖手机中，霍尔传感器件在上盖对应的方向有一个磁铁，用磁铁 来控制霍尔传感器传感信号的输出，当合上滑盖的时候，霍尔传感器 输出低电平做为中断信号到CPU，强制手机退出正在运行的程序（例 如正在通话的电话），并且锁定键盘、关闭LCD背景灯，当打开滑盖 的时候，霍尔传感器输出1.8V高电平，手机解锁、背景灯发光、接通 正在打入的电话。 当磁铁靠近霍尔传 感器的时候输出低 电平0V，当磁铁离 开的时候输出高电 平1.8V。 供电电压 手机触摸屏 手机摄像头 1、手机 摄像头 镜头。 2、手机摄像头 的图像传感器 3、手机摄 像头的 FPC接口 。 4、手机主板上的 DSP芯片和CPU对图 像信号进行处理。 5、LCD 将摄像头 捕捉的图