第3章传感器、传感网与无线传感器网络技术的发展1第3章知识点结构2传感器基本概念传感器的分类智能传感器技术无线传感器网络基本概念基本结构关键技术通信协议*IEEE802.11IEEE802.15.4蓝牙协议ZigBee协议3物联网大爆炸•据市场研究机构IDC预测，到2020年时，全球物联网设备安装量将达到281亿台。•软银董事长兼CEO孙正义预测未来20年，物联网设备的数量将会超过人口数，物联网芯片的发货量会超过1万亿。•联网可以让物体变得智能，这便是物联网的本质。4感知层•1、RFID•2、传感器5传感器具有突出的地位•传感器技术作为现代科技的前沿技术，同计算机技术与通信技术组成现代信息技术的三大基础，是物联网在工业领域应用的关键。•从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。3.1传感器概述3.1.1感知能力与传感器的发展1.人的感知能力•眼、耳、鼻、舌、皮肤是人类感知外部物理世界的重要感官。•随着人类对外部世界的改造，对未知领域与空间的拓展，人类需要的信息来源、种类、数量、精度不断增加，对信息获取的手段也提出了更高的要求，而传感器是能够满足人类对各种信息感知需求的主要工具67身边的传感器8图像传感器•iPhone7的主摄像头为1200万像素，传感器尺寸为1/2.6，f/1.9光圈以及1.3μm的像素尺寸。。9声音传感器•俗名麦克风。手机上常用的是驻极体话筒（电容式），通过声音的振动，引起电容量的改变，来得到声音的电量。10电容式触摸屏传感器•电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低压交流电场.在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容（耦合电容）,对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流，四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。11近距离传感器•在手机的正面，有一个近距离传感器，通过红外线感应，可以检测到人脸与手机屏幕的距离，如果非常贴近，就会将屏幕关掉，这样既能省电，又能避免脸部触碰产生的误操作。12光线传感器•在正面还有个光线传感器，可以获取到周边的光亮强度，这样就可以智能的调节屏幕亮度了。13加速度传感器（Accelerometer）•加速度传感器用来感知手机的运动情况，它的原理就像在一个盒子里装个铁球，由于重力的作用，如果转动盒子的方向，各个侧面收到的铁球的压力是不同的，以此来判断盒子的朝向。基于加速度传感器，iPhone可以实现横屏时，内容自动转成宽屏显示。14电子罗盘在手机里，电子罗盘起到指南者的作用。目前手机当中的“电子罗盘”的工作原理是基于霍尔效应的磁传感器。15陀螺仪（Gyroscope）•陀螺仪可以用来测量物体的旋转角度，可以获得更好的游戏体验，和精准导航。16陀螺仪现在智能手机上采用的陀螺仪是MEMS（微机电）陀螺仪，它精度并不如前面说到的光纤陀螺仪，需要参考其他传感器的数据才能实现功能，但其体积小、功耗低、易于数字化和智能化。17内部温度传感器•iPhone上还有个温度传感器，并不是为了测外部温度，主要是为了监测手机本身是否过热。手机温度过热时，会提示关机一段再开机。18指纹识别（TouchID）•TouchID本质上是个指纹扫描仪，分为光学的和电容的。光学传感器不在乎你的手指是否是潮湿的或者是占有水渍，一样能够识别指纹信息；但TouchID使用的是电容技术，电容传感器通过表皮的电容分布还原指纹。水是具有导电性的，会影响表皮电容的分布，让传感器接收到的电信号很差，所以基本上在手指沾了水的情况下用户是无法正常使用TouchID的。19光学指纹传感器•当你把手指放上去的时候，采集端发出来的光线会被你的手指挡回来。由于指纹上有脊（凸起的部分）有谷（凹下的部分），光线遇到它们后会发生不同的反射原理，导致返回的光线有明暗之分。反射回来的光线再经过三棱镜的折射，打在感光元件上，就可以成像。20电容式指纹传感器•半导体指纹传感器上布满了非常细小的半...
