物联网导论第三次作业

1.分析一种或者两种不同类型的传感器，并举例说明它们的实际应用。一、光电式传感器。光电式传感器采用光电元件作为检测元件的传感器，它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助关电元件进一步将光信号转换成电信号，光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样。光电式传感器的物理基础是光电效应，根据工作原理的不同，光电式传感器分为光电效应传感器、固体图像传感器（CCD）、光纤传感器、红外热释电探测器等四类。光电式传感器在实际中应用有：（1）光电效应传感器。①基于光生伏特效应的器件可以用于利用太阳能产生光电池，在太阳能充足的城市可以在屋顶放置太阳能板块来产生电能，从而自给自足，或者反馈到电网中获取一定利润，也可以应用在偏远荒无人烟的沙漠或者人迹罕至的地带为一些设备提高电力的供应，例如用于给偏远地区环境检测仪器供电，为边远哨所提供电力等。②脉冲式光电传感器中，光电元件接受的光信号是断续变化的，因此可以工作在开关状态，多用于光电计数和光电转速测量等场合，例如工厂自动化计量系统，控制电机转速的系统等。（2）电荷耦合器件。光电耦合传感器（CCD）是一种大规模金属氧化物半导体（MOS）集成电路光电器件，它以电荷为信号，具有光电信号转换、存储、转移并读出信号电荷的功能，主要有面阵CCD、线阵CCD、三线传感器CCD，主要应用手机相机，家庭或者工厂的摄像头监控器，航拍，红外远程测绘等。（3）光纤传感器。它是随着光纤及光通信技术的发展而逐步形成的，优点有：不受电磁干扰、体积小、重量轻、可绕曲、灵敏度高、耐腐蚀、高绝缘强度等优点。目前我国主要的应用有光纤陀螺、光纤光栅传感器、光纤电流传感器和光纤水听器。（4）红外热释电探测器。它是利用物体产生红外辐射的特性，实现自动检测的传感器。主要应用有各类防盗、保安报警器，实现非接触式的监视，还可以用于自动开关和工厂的自动控制，以及红外夜视仪和红外摄像机等。2.分析智能手机一般有几种传感器？作为物联网终端支持物联网的哪些功能？现在的智能手机智能化程度不断上升,给人们的生活带来更多的便利,而智能手机上的传感器的应用也是很大的提升了这种便利,以华为荣耀7为例,它上面具有重力感应,距离感应,光线感应,加速传感,指纹识别,电子罗盘,IPS电容触摸屏，CMOS传感器等，现分别分析以上传感器：①重力感应主要使用了重力传感器，重力传感器在手机横竖的时候屏幕会自动转，在玩游戏可以代替上下左右，比如说玩赛车游戏，可以不通过按键，将手机平放，左右摇摆就可以代替模拟机游戏的方向左右移动了。②光线感应，是一种屏幕显示亮度技术。光线越强,屏幕显示越明显。光线感应技术用于我们接触比较多的设备上，主要是手机。手机上有1个光线传感器，光线感应器一般位于手机屏幕右上方，副摄像头左边，它能根据手机目前所处的光线亮度，自动调节手机屏幕亮度，来给人最佳视觉效果的功能。例如在黑暗的环境下，手机屏幕背光灯就会自动变暗，否则很刺眼。它的功能是用来感应光线强弱的，然后反馈到手机，自动为你调节屏幕亮度，用以省电③距离传感器，距离传感器利用“飞行时间法”（flyingtime）是通过发射特别短的并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间间隔来计算与物体之间的距离，接电话的时候距离传感器会起作用，当你脸靠近屏幕，屏幕灯会熄灭，并自动锁屏，可以防止你的脸误操作，当你脸离开，屏幕灯会自动开启，并且自动解锁。④加速度传感器，加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备，主要有压阻式、电容式、力平衡式和谐振式等，目前大都为MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)微电子机械系统，手机主要应用有游戏控制，图像自动翻转，电子指南针倾斜校正，GPS导航系统四角的补偿，计步器功能，照相时防手都功能等。⑤指纹识别，指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别，指纹采集仪用到的指纹传感器按采集方式主要分为划擦式和按压式两种，按信号采集原理目前有光学式、压敏式、电容式、电感式、热敏式和超声波式等，在手机上主要应用有指纹开机，指纹付款等。⑥电子罗盘，电子罗盘，又称数字罗盘，在现代技术条件中电子罗盘作为导航仪器或姿态传感器已被广泛应用，目前电子罗盘按照有无倾角补偿可以分为平面电子罗盘和三维电子罗盘,也可以按照传感器的不同分为磁阻效应传感器、霍尔效应传感器和磁通门传感器。在上机上主要用来实现指南针的功能。⑥CMOS传感器，作为数码摄影中的图像传感器，主要用于手机照相，摄影，二维码扫描等功能。智能手机自身携带了众多传感设备，而且具有联网可选址的功能，完全可以作为应用广泛的物联网终端，（1）首先可以实现物联网的数据感知功能，这是因为自带了一些传感器，比如可以利用手机的相机实现视频监控，根据重力或者加速度传感器实现对人的运动感知，使用GPS获取地理信息的功能，（2）然后可以实现网络层的功能，借助移动网络（2G/3G/4G）或者以太网(wifi)实现感知数据到应用服务系统的传输。（3）应用层功能，可以利用手机APP对获取的数据在处理之后实现相应的控制功能，或者利用手机APP直接控制硬件设备，比如利用蓝牙或者WIFI控制室内灯光，利用红外等技术控制空调、风扇的启动与停止，利用移动网络或者以太网远程视频监控家庭，和开启设备等功能。智能手机目前最主要的应用在与智能家居、智能医疗等，在工业上的应用较少。