传感器技术论文
传感器是一种常见的却又很重要的器件，它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转化为有用信号的器件或装置。这是学习啦小编为大家整理的传感器技术论文，仅供参考!
传感器技术论文篇一
常用传感器技术浅析
传感器是一种常见的却又很重要的器件，它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转化为有用信号的器件或装置。传感器的静态特性主要指标有线性度、迟滞、重复性、灵敏度和准确度。本文将从这些方面对物理传感器、光纤传感器、仿生传感器、红外传感器、电磁传感器等传感器件进行对比浅析，让读者对常用的传感器有简单的认识。
【关键词】传感器 器件 静态特性
传感器是一种常见的却又很重要的器件，它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。对于传感器来说，按照输入的状态，输入可以分成静态量和动态量。我们可以根据在各个值的稳定状态下，输出量和输入量的关系得到传感器的静态特性。
传感器的静态特性的主要指标有线性度、迟滞、重复性、灵敏度和准确度等。传感器的动态特性则指的是对于输入量随着时间变化的响应特性。动态特性通常采用传递函数等自动控制的模型来描述。通常，传感器接收到的信号都有微弱的低频信号，外界的干扰有的时候的幅度能够超过被测量的信号，因此消除串入的噪声就成为了一项关键的传感器技术。
1 物理传感器
通过对作用过程中的物理反馈，如对电流的变化、压力的增减、温度的高低等物理量的检测，然后把这些特定的物理量转化为我们方便处理的信号变量，就是我们所说的物理传感器。常用的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。
我们以常用的光电式传感器为例，它可以把光信号转变成为电信号，也可以把其他的物理信号转变成光信号。它的原理是利用物质的光电效应：由于光照的作用，物质上的载流子会发生变化，从而导致物质的内部的电位发生变化，改变物质整体的导电性。
物理传感器在现实生活中有着非常广泛的应用，举个简单的使用在生物医学的研究领域的示例。在生病去医院检查的时候，血压的检测是非常常规的一种检测。血压测量仪就是利用了压力传感器来实现对血压的测量。血压测量仪是通过血流与压力之间的关系来换算出血压的大小。在测量仪中，包含一个弹性膜片，它的作用就是将所受到的压力而产生的形变，转换成电信号，最后通过检测电信号的峰值和谷值得到平均电信号，也就是人体的平均压。
以上举了一个简单的医学上的例子，其实在其他领域，物理传感器的应用也是非常广泛的。物理传感器不仅仅是变换成电信号，也可以变换成图像信号，图像信号在某些领域的应用中会更加的直观和简便。
2 光纤传感器
随着传感技术的发展，有些物理传感器检测不到的信号需要更精细的传感器来实现。最近几年，光纤传感器走进了人们的视野。光纤传感器较物理传感器，它具有更灵敏、更精确、更小巧和更智能化的特点。而且它还耐高温、抗腐蚀，甚至可以接收人的感官所觉察不到的信号。有着这么多的优点，它以成为了各领域学者最青睐的传感器之一。
当光纤受到很小的外力作用，光纤就会发生变形，而光纤内部是光纤，光纤壁发生任何微笑的变化，都会引起测量臂长度、折射率等光学因素的变化。它对于外界的作用是非常敏感的，测量臂的变化，使得光纤内部光在振幅、相位和频率等方面发生变化，这一变化最后以我们便于观察的形式变现。它就是一种利用光纤自身的传感器。
光纤传感器在整个传感系统中有着重要的作用，凭借着众多的优点，在实际生产中应用广泛，深受厂家的青睐。
3 仿生传感器
结合固定化的细胞、生物酶或者其他的生物活化物质与能量转换器组成的传感器，我们称之为仿生传感器。这是一种新兴的传感器，是生物医学、工程学和电子学的技术融合的成果。它具有寿命长和机能高的优势。
这种传感器主要用于对生物体的检测，在医学领域有着重要的作用。比如尿素传感器、生体模拟传感器、微生物传感器等，它是利用生物体内特定的物质分解与合成来检测生物体的健康情况。因为生物体各个部位发生变化的物质不一样，所以它的局限性在于要针对性的开发各种仿生传感器，现阶段仿生传感器还只是小规模的应用于医学研究等领域，并没有实现批量生产。在传感器发展的道路上，仿生传感器任重而道远。
4 红外传感器
红外技术是为人所熟知的技术，它广泛的应用于国防、监控等领域，给生活带来了极大的方便。红外技术按照功能区分，可以分为四种：
(1)辐射计。
(2)追踪器。
(3)热成像。
(4)红外测距。
当然，我们也可以把这四种功能设计在一起使用。它具有使用简单、传感精确和成本低的特点。红外技术的核心是红外探测头。
探测头分为热探测头和光子探测头两种。已热探头为例，它是利用物质的热辐射来感知周围情况的变化，比如大厦里的消防器，有些就是利用搞到热探头来监控。当大火燃烧，室内温度升高，消防设备就会做出相应的反应，或报警、或喷水等。
5 电磁传感器
从最早的指南针到现代大型的磁传感器都是将接受到的磁信号变换成我们可观察的信号表示。电磁传感器主要应用于工业领域中，为世界工业的发展作出了不可磨灭的贡献。
电磁传感器由四相传感器和单项传感器构成，在工作的时候，它的四相传感器一对将会对被检查的单元进行差动检测，另一对倒差检测，从而实现电磁转换。电磁传感器具有抗环境影响和抗噪声、生产成本低廉等优点，因此在市场上，它是非常受欢迎的传感器件。
另外，电磁传感器在我们日常家电中也在大力开发使用，比如盒式录音机、洗衣机等家电，都含有电磁传感器。电磁传感器在各个领域的应用，还处于开发的阶段，相信不久的将来，它将会有着更大的应用前景。
随着科技的发展，传感器在生产生活中的地位日益提升。有些传感器技术发展成熟，有些传感器还处于发展阶段。不同的传感器有着不同的原理和不同的使用规则，我们要掌握传感器的特定，才可以很好的这些传感技术造福社会。
作者单位
1.江西科技师范大学 江西省南昌市 330013
2.南昌理工学院 江西省南昌市 330044
传感器技术论文篇二
无线传感器网络技术
【摘要】 传感器被越来越多地布置到实际的网络环境中，用于实现某些应用。无线传感器网络已经成为了科学研究领域最前沿的课题之一，引起了工业界和学术界众多研究者的关注。通过总结相关方面的工作，综述在不同领域中无线传感器网络的实际应用，并对具体应用的一些重要特性进行分析，在此基础上提出若干值得继续研究的方面。
【关键词】 无线传感器 网络应用
随着近距离、低功耗无线通信技术的发展，无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)应运而生。WSN是由具有感知、计算和通信能力的微型传感器以Adhoc方式构成的无线网络，通过大量节点间的分工协作，实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的数据，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息，最终传送到需要这些信息的用户。WSN可广泛应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾乃至商业和家庭等诸多领域，正受到政府、军队、研究机构、商业界的广泛关注和高度重视，具有十分广阔的应用前景，是目前非常活跃的一个领域。WSN是在移动AdHoc网络的基础上发展起来的，在自组织的组网方式和多跳通信等方面与移动Adhoc网络具有相似性，但WSN在组网方式和具体应用上存在一些新的特点，主要表现为：与Adhoc网络中节点的动态移动相比，WSN的节点位置相对固定，网络拓扑会因节点能量耗尽而发生变化;由于节点体积较小，传感器网络具有许多资源上的限制，比如有限的电池功率和有限的网络通信带宽等;传感器节点间更多的是一种协作而非竞争的关系，为了完成共同目标而相互协作;不同节点采集的数据间具有一定相关性，需要进行数据会聚以减小冗余信息的转发，降低通信负荷;WSN中的应用多为多对一的情形，即存在一个Sink节点来收集数据并与外界通信等等。无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家，非常重视无线传感器网络的研究和发展，如美国国防部和各军事部门都对WSN给予了高度重视，在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划，强调战场情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力，把WSN作为一个重要研究领域，设立了一系列的军事传感器网络研究项目。美国自然科学基金委员会(NSF)2003年制定了WSN的研究计划，投资3400万美元，支持相关基础理论的研究。在NSF的推动下，美国的加州大学伯克利分校、麻省理工学院、洛克维尔研究中心、加州大学洛杉矶分校等机构开始了WSN的基础理论和关键技术的研究。英国、日本、意大利等国家的一些大学和研究机构也纷纷开展了该领域的研究工作。学术界的研究主要集中在传感器网络技术和通信协议的研究上，也开展了一些感知数据查询处理技术的研究，取得了一些初步研究结果。
IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展，美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。可以预计，无线传感器网络的广泛是一种必然趋势，它的出现将会给人类社会带来极大的变革。
一、无线传感器网络的组成
一个完整的无线传感器网络的体系结构主要由传感器节点、汇聚节点、用户节点三部
分组成。大量传感器节点被放置在监测区域(云图包围部分)，假定传感器节点A有监测数据要上报到用户节点，则通过自组织路由协议建立A，B，C，D之间的无线链路，D再通过与之连接的汇聚节点将数据经由卫星、互联网或移动通信网等传输网络送达用户节点。由于被监测区域往往不方便建立固定设施及有线链路，因此传感器节点之间的数据传输通常采取无线方式，而汇聚节点与用户节点之间的传输既可采用有线方式，也可采用无线方式。
在无线传感器网络中，传感器节点是整个网络的基础，它们担负着感知数据、处理数据、存储数据及传输数据的功能。
传感器节点主要由传感器、模数转换模块、计算模块、存储模块、通信模块、电源模块几部分组成，并在嵌人式软件系统的支持下完成传感器节点的各项功能。传感器负责各种监测数据的获取，将感知对象转变成电信号。模数转换模块将非数字监测信号转变成数字信号，方便后期处理。计算模块和存储模块主要处理传感器和模数转换送来的监测数据。通信模块将计算模块的处理结果通过无线方式传输到下一个节点。
二、无线传感网的热点研究问题
2.1 安全问题
2.1.1 安全路由
通常，在无线传感器网络中，大量的传感器节点密集分布在一个区域里，消息可能需要经过若干节点才能到达目的地，而且传感器网络具有动态性和多跳结构，要求每个节点都应具有路由功能。由于每个节点都是潜在的路由节点，因此更易受到攻击，使网络不安全。网络层路由协议为整个无线传感器网络提供了关键的路由服务，安全的路由算法会直接影响无线传感器网络的安全性和可用性。安全路由协议一般采用链路层加密和认证、多路径路由、身份认证、双向连接认证和认证广播等机制，有效提高网络抵御外部攻击的能力，增强路由的安全性。
2.1.2 安全协议
在安全保障方面主要有密钥管理和安全组播两种方式。1)密钥管理：无线传感器网络有诸多限制，例如节点能力限制，使其只能使用对称密钥和Hash技术;电源能力限制，应使其在无限传感器网络中尽量减少通信，因为通信的耗电将大于计算的耗电;传感器网络还应考虑汇聚等减少数据冗余的问题。在部署节点前，将密钥预先配置在节点中，通常，预配置的密钥方案通过预存的秘密信息计算会话密钥，由于节点存储和能量的限制，预配置密钥管理方案必须考虑节省存储空间和减少通信开销。2)安全组播：无线传感器网络可能设置在敌对环境中，为了防止供给者向网络注入伪造信息，需要在无线传感器网络中实现基于源端认证的安全组播。
2.2 能量问题
传感器的节点分布众多，并且需要进行监测、数据处理等活动，而无线传感器网络中的节点一般用电池供电，可使用的电量非常有限，并且对于有成千上万节点的无线传感器网络来说，更换电池非常困难，甚至是不可能的，但是却要求无线传感器网络的生存时间长达数月甚至数年，因此，如何在不影响功能的前提下，尽可能节约无线传感器网络的电池能量成为无线传感器网络软硬件设计中的核心问题。现在已有一些解决方法，在大多数网络应用中，由于传感器节点监测事件的偶发性，没有必要让所有单元均工作在正常状态下，可采用休眠模式，能自适应的休眠和唤醒，进行突发工作，节省能量。还可将所有功耗单元有机组合，形成不同状态，让传感器节点能根据需要在不同状态间切换，这样既可以满足系统需要，又节省了能源。还可以动态调节电压以节省能量，根据负载状态动态调节供电电压，形成一个闭环控制系统，节省能量。总之，在满足系统要求的情况下，采用各种方法降低耗电量非常必要。
三、总结
本文总结了当前制约无线传感器网络实际应用的因素及目前的研究热点。无线传感网络最终将成为联系信息世界和客观物理实际的接口，从而人类可以通过传感器网络获得客观物理世界的信息并采取相应措施。
参考文献
[1] 崔莉，鞠海玲，苗勇，李天璞，刘巍，赵泽.无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展.2005(1)
[2] 任丰原，黄海宁，林闯.无线传感器网络[J].软件学报.2003(7)
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