《傳感器及檢測技術(shù)》配套PPT課件
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9-1．
9-2．（一）信號的放大
通常，檢測信號的放大采用集成運算放大器。集成運放具有電壓增益高、輸入阻抗大、輸出阻抗小、使用方便、穩(wěn)定可靠等一系列優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用。
運放的主要參數(shù)有：開環(huán)差模增益，差模輸入電阻、輸出電阻，輸入失調(diào)電壓、電流，
溫漂，共模抑制比等。
（二）傳感器線性化處理
在檢測系統(tǒng)中一般存在著一定的非線性誤差，這些誤差主要來自傳感器本身，例如溫度測量中，熱電偶的輸出電勢與溫度、熱電阻的阻值與溫度之間都是非線性關(guān)系。為了提高系統(tǒng)精度，要對傳感器進行線性化處理，處理方法分為硬件方法和軟件方法兩種。
（三）采樣保持電路
模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ＡＤＣ）完成一次轉(zhuǎn)換需要一定的時間。當被測量變化很快時，為了使ＡＤＣ的輸入信號在轉(zhuǎn)換期間保持不變，需要使用采樣保持器。
9-3．根據(jù)干擾進入測量電路的方式不同，可將干擾分為差模干擾和共模干擾兩種。
（一）差模干擾
差模干擾是信號接收器的一個輸入端子的電位相對另一個輸入端子的電位發(fā)生變化，
即干擾信號與有用信號疊加在一起。
常見的差模干擾有：外交變磁場對傳感器的一端進行電磁耦合，外高壓交變電場對傳
感器的一端進行漏電耦合等。
抗差模干擾的措施有：
①合理設(shè)計傳感器結(jié)構(gòu)并采用屏蔽措施，防止外界進入干擾和內(nèi)部寄生耦合干擾。
②信號傳輸采取抗干擾措施，針對具體情況可以采用雙絞信號傳輸線、傳感耦合端加
濾波器、金屬隔離屏蔽線等措施來消除差模干擾。
③采用電流或數(shù)字量進行傳送。
（二）共模干擾
共模干擾是相對于公共的電位基準地（接地點），在信號接收器的兩個輸入端子上同時
出現(xiàn)的干擾。雖然它不直接影響測量結(jié)果，但是當信號接收器的輸入電路參數(shù)不對稱時將會引起測量誤差。
抗共模干擾的措施有：
①對于由敏感元件組成橋路的傳感器，為了減小供電電源所引起的共模干擾，可采用
正負對稱的電源供電，使電橋輸出端形成的共模干擾電壓接近于零。
②測量電流采用輸入端對稱電路或用差分放大器來提高抑制共模干擾的能力。
③采用合理的接地系統(tǒng)，減小共模干擾形成的干擾電流流入測量電路。
9-4 略。
9-5．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是利用一組集成化的微型傳感器協(xié)作地實時感知、采集和監(jiān)測覆蓋區(qū)域中對象的信息，用自帶的微處理器對信息進行處理，并通過自組織的無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式傳送，使終端用戶得到需要的信息。
9-6．
1．傳感器節(jié)點
傳感器節(jié)點由內(nèi)置傳感器、微處理器、無線通信及小型電池等組成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特點。它把有效探測區(qū)域的環(huán)境參數(shù)和待測對象物理參數(shù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶終端。
２．自組織網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無需依賴任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，開機后節(jié)點就可以快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡(luò)。
３．動態(tài)拓撲
無限傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，部分節(jié)點附著檢測物體隨處移動；部分節(jié)點可能會因為電池能量耗盡或其他故障而退出網(wǎng)絡(luò)運行；部分節(jié)點因彌補失效節(jié)點和增加監(jiān)測精度而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。這些都會使網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)隨時發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有動態(tài)拓撲組織功能。
9-7．（一）傳感器節(jié)點的低功耗、微型化、高集成度和低價格
隨著微機電系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，為開發(fā)低功耗、小體積、低價格，同時集成有微傳感器、微處理器和無線通信等多種功能部件的無線傳感器節(jié)點提供了重要技術(shù)條件，使得開發(fā)類似“灰塵”的無線傳感器節(jié)點成為可能。
（二）傳感器節(jié)點的密集布設(shè)
通過在監(jiān)測區(qū)域密集布設(shè)大量相同或不同類型的傳感器節(jié)點，可以獲取密集的空間信息或針對同一現(xiàn)象的多維信息，對這些信息進行分布式處理后，可以有效地提高檢測或識別
目標的準確度，并降低對單一傳感器節(jié)點的精度要求。
通過節(jié)點的密集布設(shè)，可以在同一區(qū)域內(nèi)存在大量冗余節(jié)點，由此提高了系統(tǒng)的可靠
性，降低了單一傳感器節(jié)點的可靠性要求。
（三）協(xié)作式網(wǎng)絡(luò)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用協(xié)作式信息采集、處理、存儲和傳輸?shù)取Ｍㄟ^協(xié)作，多個相同或不同類型傳感器從不同位置或不同角度共同感知對象，能獲得更精確和完整的信息、能處理更復(fù)雜的任務(wù)、能延伸通信距離和改善通信質(zhì)量等。
（四）自組織網(wǎng)絡(luò)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織主要包括自組織通信、網(wǎng)絡(luò)功能的自調(diào)度以及網(wǎng)絡(luò)的自管理
等。由于傳感器節(jié)點是采用隨機性布設(shè)，如通過飛機播撒、炮彈攜帶或人工隨意放置的方式，節(jié)點的位置和相鄰關(guān)系是不能預(yù)先確定的；同時一些傳感器節(jié)點可能由于能量耗盡或失效，另一些節(jié)點補充進來，再加上節(jié)點可能移動和采用休眠調(diào)度機制等因素決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須能夠通過節(jié)點之間的協(xié)調(diào)、協(xié)商和協(xié)同，自動進行配置、自動進行管理、自動進行調(diào)度，以適應(yīng)不斷變化的自身條件和外部環(huán)境，保持自身工作的連續(xù)性和高效性。
（五）無線網(wǎng)絡(luò)
傳感器節(jié)點采用無線方式進行組網(wǎng)，實現(xiàn)傳感器節(jié)點之間、傳感器節(jié)點與網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間
的無線通信，這種方式大大提高了網(wǎng)絡(luò)布設(shè)及應(yīng)用的靈活性，通信線纜的節(jié)省降低了整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的成本。
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