物联网与传感器

1、,传感技术 人体健康监测,智能矿山与物联网课程,人体健康监测,一、传感器的组成和分类 （1）、传感器的组成 （2）、传感器的分类 二、人体健康监测 （1）、职业病监测 （2）、生物钟监测 （3）、酒驾监测 （4）、心电监测 1）心率监测 2）血压监测 3）血氧监测,一、传感器的组成和分类,传感器(Transducer/Sensor)是能感受规定的被测量，并按 一定规律转换成可用输出信号(便于传输和处理)的测量装置。 传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电物理量转换成电信号的装置。,非电物理量,电信号,一、传感器的组成和分类,（1）、传感器的组成 敏感元件直接感

2、受被测物理量(力)，并对被测量进行转换输出(应变)；转换元件将敏感元件的输出转换成便于传输 和测量的电参量(电阻)或电信号；调理电路则对转换元件输 出的信号进行放大、滤波、运算、调制等，以便于实现远距 离传输、显示、记录和控制；辅助电源为调理电路和转换元件提供稳定的工作电源。,（2）、传感器的分类,能量转换型(发电型) ：直接将被测量转换为电信号(电压等)。 例如：热电偶传感器，压电式传感器。 能量控制型(电参量型)：先将被测量转换为电参量(电阻等)，在 外部辅助电源作用下才能输出电信号。 例如：应变式传感器，电容式传感器。,1）按能量 关系,（2）、传感器的分类,结构型传感器：基于某种敏感元

3、件的结构形状或几 何尺寸(如厚度、角度、位置等)的变化来感受被测 量。例如电容式压力传感器，当被测压力作用在电 容器的动极板(敏感元件)上时，电容器的动极板发 生位移导致电容发生变化。 物性型传感器：是利用某些功能材料本身具有的内 在特性及效应来感受被测量。例如利用石英晶体的 压电效应而实现压力测量的压电式压力传感器。,2）按工作机理分类,（2）、传感器的分类,模拟型传感器：输出连续变化的模拟信号。如感应 同步器的滑尺相对定尺移动时，定尺上产生的感应 电势为周期性模拟信号。 数字型传感器：输出“1”或“0”两种信号电平。如 用光电式接近开关检测不透明的物体，当物体位于 光源和光电器件之间时，光

4、路阻断，光电器件截止 输出高电平“1”；当物体离开后，光电器件导通输 出低电平“0”。,3）按输出信号分类,（2）、传感器的分类,模拟型传感器：输出连续变化的模拟信号。如感应 同步器的滑尺相对定尺移动时，定尺上产生的感应 电势为周期性模拟信号。 数字型传感器：输出“1”或“0”两种信号电平。如 用光电式接近开关检测不透明的物体，当物体位于 光源和光电器件之间时，光路阻断，光电器件截止 输出高电平“1”；当物体离开后，光电器件导通输 出低电平“0”。,4）按被测量分类,二、人体健康监测,二、人体健康监测,（1）职业 病监测,工作原理：ccz-1000粉尘测定仪测量尘埃粒子经过一个固定探头的静电荷

5、感应量。尘埃粒子与探头感应产生静电荷，通1 过探头进行信号放大并传送进监测控制系统。静电荷的大小与尘埃粒子的流量成比。本系统的高科技电子线路把这部分电荷转换成为控制信号输出，启动粉尘超标排放警报，同时用于连续记录粉尘粒子的总量或浓度。ccz-1000系列装置提供了目前世界最新交流耦合技术。这是现代最精确和稳定的监测技术，特别适合连续排放记录和数据累积。,ccz-1000粉尘检测仪,（1）职业病监测 特点：第一、该仪器采用先进的中央处理器技术。对采集的各种数据 处理快，抗干扰能力强，大大提高了仪器的检测精度，同时能按时序储存50次测试记录。 第二、仪器由中文显示屏，高性能抽气泵、粉尘浓度检测电路

6、、欠压保护显示，安全电源等组成。 第三、该仪器配有分级粉尘捕集器，能采集到呼吸性粉尘浓度，其分离效率符合国际公认的“BMRC”曲线标准。 第四、仪器采用自动采样或手动采样的方式，以适应不同的检测标准。 第五、该仪器采用ExibI(150)等级安全型防爆结构，特别适用于煤矿井下及其他含有爆炸危险性气体的作业场所使用。,（1）职业病监测,浓度范围,测定仪粉尘浓度测量范围：0.1- 1000mg/m3,测量误差,稳定性误差,测定仪粉尘浓度测量误差为：10%,测定仪稳定性相对误差：2.5%,技术指标,采样流量,采样流量为：2L/min,（2）生物钟监测,无线式生物节律研究系统,MINI MITTER无

7、线生理信号采集分析系统用于长时间测量清醒无束缚小型啮齿类动物的心率,体温和活动量等生理参数。使用此系统可以保证动物在笼内自由活动，不需要麻醉或束缚，这样测量到的生理信号更能反映自然状态下的动物生理状况。 系统由植入传感器(E-Mitter)、激发/接收器 (Energizer Receiver)、和数据采集分析软件(VitalView )构成。植入式传感器（E-Mitter）工作不需要电池, 它可以在激发/接收器 (Energizer Receiver) 产生的电场下获得能量。操作者将植入体埋入动物皮下，生理信号被植入传感器感知并转换成相应的电信号后，以无线方式发射出来，由饲养笼下方的激发/接

8、收器 (Energizer Receiver)收到并传递给数据采集分析系统，完成最终数据处理。系统最多可同时连接32个激发/接收器 (Energizer Receiver)，完成大规模的试验。,（2）生物钟监测,E-Mitter植入传感器 E-Mitter植入感应器是植入在动物体内的微型设备,它集成了传感器, 放大器, 数字转换发射电路, 具有无线发射功能功能，并解决了生物体的抗排异反应.有用于测量生物心率,体温和活动量等多种参数的规格,具体说明如下: 特征: 无线遥测 植入式E-Mitter传感器没有电池 ，无电池寿命限制，无需翻新或再充电。 长期监测-植入装置后允许连续、遥测实验动物一生

9、准确、可靠, 报告清醒无束缚动物的生理和行为数据.,（2）生物钟监测,E-Mitter 技术参数:,（3）酒精监测传感器,TGS2620 酒精、有机溶剂检测传感器,（3）酒精监测传感器,原理： 敏感素子由集成的加热器以及在氧化铝基板 上形成的金属氧化物半导体构成。当可检知的气体 存在时，空气中该气体的浓度越高，传感器的电导 率就越高。使用简单的电路就可以将这种电导率的 变化变换为与气体浓度对应的输出信号。 TGS2620 对有机溶剂或其他挥发性气体有很 高的灵敏度，这种传感器对一氧化碳等各种可燃性 气体也灵敏，所以是有多用途的优良传感器。,（3）酒精监测传感器,Text,Text,Tex,TG

10、S2620 灵敏度特性曲线和温湿度影响曲线,灵敏度特性：,纵轴以传感器电阻比 Rs/Ro 表示，Rs Ro 的 定义如下： Rs 各种浓度气体中的传感器电阻值 Ro 300ppm 乙醇中的传感器电阻值,（3）酒精监测传感器,TGS2620 灵敏度特性曲线和温湿度影响曲线,温湿度曲线：,下图是典型的温湿度影响。 这里的纵轴也用传感器电阻比 Rs/Ro 来表示， 这里的 RsRo 定义如下： Rs各温度/湿度下的传感器电阻值 Ro2065RH 下的传感器电阻值,（4）心电监测,监护仪是用于内科、外科、手术室、ICU病房、CCU病房、急诊室、妇产科、骨科、老干部病房、儿科等地方。它是一种精密监测人的

11、生命体征的仪器。因此,又称多参数生命体征监测仪。,（4）心电监测,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,监护仪的使用参数,1、心率(HR)：正常值：成人为60100次/分 2、呼吸/呼吸率(RESP)：正常值：成人为1620次/分 3、心电(ECG)： 导联：引导心脏电流流至心电图机的电路 十二导联包括：标准导联、肢体导联、胸导联。 标准导联：、 肢体导联：AVR、AVL、AVF 胸导联：V(V1、V2、V3、V4、V5、V6) 4、体温(TEMP)：。 正常值：36.037.0 oC 5、血压(NIBP)： 正常值：收缩压为90140mmHg，舒张压为6090mmHg 6、血氧饱和度(SPO2)： 公式：SPO2=HbO2 / (HbO2 +Hb ) %正常值：85以上,（4）心电监测,1 血氧探头连接示意图 （1）将血氧探头的插与主机相连。 （2）血氧探头在自动张力的情况