物聯(lián)網(wǎng)概論-第5章 傳感器與無(wú)線傳感網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)概論TheIntroductionoftheInternetofThings第5章傳感器與無(wú)線傳感網(wǎng)5.1傳感器概述5.2傳感器的工作原理與選擇原則5.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)5.1傳感器概述5.1.1傳感器的概念5.1.2傳感器的作用5.1.3傳感器的分類5.1.4傳感器的一般特性5.1.5傳感器的應(yīng)用 5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

在物聯(lián)網(wǎng)的感知層中，信息的獲取與數(shù)據(jù)的采集主要采用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和傳感器技術(shù)。

傳感器技術(shù)和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)完全不同，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件，可以感知周圍的溫度、速度、電磁輻射或氣體成分等，主要用來(lái)采集傳感器周圍的各種信息。5.1.1傳感器的概念

傳感器最早來(lái)自“感覺(jué)”一詞。人用眼睛看，可以感覺(jué)到物體的開(kāi)關(guān)、大小和顏色；用耳朵聽(tīng)，可以感覺(jué)到聲音；用鼻子嗅，可以感覺(jué)氣味。這種視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)是人感覺(jué)外界刺激所必須具備的感官，它們就是天然的傳感器。 然而單靠人自身的感覺(jué)器官來(lái)研究自然現(xiàn)象和自然規(guī)律是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。5.1.1傳感器的概念

目前，人類已進(jìn)入了科學(xué)技術(shù)空前發(fā)展的信息社會(huì)時(shí)代。在這個(gè)瞬息萬(wàn)變的信息社會(huì)里，傳感器為人類敏感地檢測(cè)出形形色色的有用信息，充當(dāng)著電子計(jì)算機(jī)、智能機(jī)器人、自動(dòng)化設(shè)備、自動(dòng)控制裝置的“感覺(jué)器官”。如果沒(méi)有傳感器將各種各樣的形態(tài)各異的信息轉(zhuǎn)換為能夠直接檢測(cè)的信息，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)將是無(wú)法發(fā)展的。顯而易見(jiàn)，傳感器在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域占有極其重要的地位。5.1.1傳感器的概念

社會(huì)進(jìn)步到今天，人們周圍使用著各種各樣的傳感器，如：

電冰箱、微波爐、空調(diào)機(jī)；

電視機(jī)；

錄像機(jī)和攝像機(jī)；

液化氣灶；

汽車5.1.1傳感器的概念

社會(huì)進(jìn)步到今天，人們周圍使用著各種各樣的傳感器，如：

電冰箱、微波爐、空調(diào)機(jī)有溫度傳感器；

電視機(jī)有紅外傳感器；

錄像機(jī)和攝像機(jī)有濕度傳感器、光傳感器；

液化氣灶有氣體傳感器；

汽車有速度、壓力、濕度、流量、氧氣等多種傳感器。5.1.1傳感器的概念

通常傳感器又稱為變換器、轉(zhuǎn)換器、檢測(cè)器、敏感元件、換能器和一次儀表等。這些不同的提法，反映了在不同的技術(shù)領(lǐng)域中，只是根據(jù)器件用途對(duì)同一類型的器件使用不同的技術(shù)術(shù)語(yǔ)而已。

如從儀器儀表學(xué)科的角度強(qiáng)調(diào)，它是一種感受信號(hào)的裝置，所以稱為“傳感器”；從電子學(xué)的角度，則強(qiáng)調(diào)它是能感受信號(hào)的電子元件，稱為“敏感元件”，如熱敏元件、磁敏元件、光敏元件及氣敏元件等；在超聲波技術(shù)中，則強(qiáng)調(diào)的是能量轉(zhuǎn)換，稱為“換能器”，如壓電式換能器。在過(guò)程控制中稱為變速器，在射線檢測(cè)中稱為發(fā)送器、接收器或探頭。

這些不同的名稱在大多數(shù)情況下并不矛盾，譬如，熱敏電阻既可以稱為“溫度傳感器”，也可以稱為“熱敏元件”。5.1.1傳感器的概念5.1.1傳感器的概念

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《傳感器通用術(shù)語(yǔ)》中定義傳感器為：“能感受（或響應(yīng)）規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的輸出器件或裝置”。

這里所謂的“可用信號(hào)”是指便于處理、傳輸?shù)男盘?hào)，一般為電信號(hào)，如電壓、電流、電阻、電容、頻率等。

本教材中的定義：傳感器（Sensor；MeasuringElement；Transducer）是一種以一定的精確度把“被測(cè)量”轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；

它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量；輸入與輸出的轉(zhuǎn)換規(guī)律已知，轉(zhuǎn)換精度要滿足測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用要求。5.1.1傳感器的概念傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和變換電路3部分組成。5.1.1傳感器的概念圖5.1傳感器的一般組成由半導(dǎo)體材料組成的傳感器基本是把敏感元件和轉(zhuǎn)換元件合二為一。

傳感器已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)在從基礎(chǔ)學(xué)科的研究到自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)，幾乎每一個(gè)項(xiàng)目都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。 許多基礎(chǔ)學(xué)科的研究，最大的障礙之一就是對(duì)象信息獲取的困難，而一些新機(jī)理，高靈敏度的傳感器的出現(xiàn)往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域該學(xué)科內(nèi)技術(shù)的突破。

傳感器在自動(dòng)化生產(chǎn)中地位更為突出。各種傳感器可以監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)，從而使設(shè)備工作在最佳狀態(tài)，是產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量等等。沒(méi)有傳感器，就不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

5.1.2傳感器的作用5.1.2傳感器的作用

在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)中需求量最大和最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)之一。物聯(lián)網(wǎng)的概念傳到我國(guó)以后，我國(guó)提出了感知中國(guó)的發(fā)展目標(biāo)，在物聯(lián)網(wǎng)中人們?yōu)榱烁兄饨绛h(huán)境，同樣必須借助于傳感器的幫助。1.按工作/變換原理分類5.1.3傳感器的分類 現(xiàn)有傳感器的測(cè)量原理都是基于物理、化學(xué)和生物等各種效應(yīng)和定律，這種分類方法便于從原理上認(rèn)識(shí)輸入與輸出之間的變換關(guān)系，有利于專業(yè)人員從原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用上作歸納性的分析與研究。1.按工作/變換原理分類5.1.3傳感器的分類變

換

原

理傳感器舉例變換電阻電位器式、應(yīng)變式、壓阻式、光敏式、熱敏式變換磁阻電感式、差動(dòng)變壓器式、渦流式變換電容電容式、濕敏式變換諧振頻率振動(dòng)膜式變換電荷壓電式變換電勢(shì)霍爾式、感應(yīng)式、熱電偶式表5.2傳感器按工作原理分類表

2.

按用途分類

溫度、濕度、壓力、煙霧、水位、速度、加速度、射線輻射、能耗傳感器等。3.按輸出信號(hào)分類

按信號(hào)的不同輸出方式，傳感器可以分為模擬傳感器、數(shù)字傳感器、開(kāi)關(guān)傳感器等。5.1.3傳感器的分類4.按材料分類

在外界因素的作用下，所有材料都會(huì)做出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)，可以用作傳感器的敏感元件?？砂床牧系念悇e分類（金屬、聚合物、陶瓷、混合物傳感器），也可按材料的物理性質(zhì)分類（絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體、磁性材料傳感器）。按照材料的晶體結(jié)構(gòu)可分為單晶、多晶和非晶體材料傳感器。

5.按工藝分類集成傳感器-薄膜傳感器厚膜傳感器-陶瓷傳感器

5.1.3傳感器的分類6.按能量轉(zhuǎn)換的方式分類 1）能量轉(zhuǎn)換型：傳感器將一種能量直接轉(zhuǎn)換成另一種能量，直接由被測(cè)對(duì)象輸入的能量使其工作。如熱電偶、光電池等，這種類型傳感器又稱為有源傳感器。 2）能量控制型：傳感器不能轉(zhuǎn)換能量形式，只能由被測(cè)量的變化控制外部供給能量的變化，即從外部獲得能量使其工作。例如電阻式、電感式等傳感器，這種類型的傳感器必須由外部提供激勵(lì)源（電源等），因此又稱為無(wú)源傳感器。5.1.3傳感器的分類靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性5.1.4傳感器的一般特性

傳感器要感受被測(cè)非電量的變化，并將其不失真地變換成相應(yīng)的電量，這取決于傳感器的基本特征。傳感器可以看成是二端口網(wǎng)絡(luò)，傳感器的基本特性可以用二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入-輸出特性來(lái)表示。動(dòng)態(tài)特性5.1.4傳感器的一般特性 動(dòng)態(tài)特性是指當(dāng)被測(cè)量的值隨時(shí)間變化時(shí)，傳感器的輸出量隨時(shí)間變化的特性。這時(shí)輸入量和輸出量都是與時(shí)間有關(guān)的函數(shù)。實(shí)際中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)特性單位階躍階躍響應(yīng)或瞬態(tài)響應(yīng)正弦信號(hào)頻率響應(yīng)或穩(wěn)態(tài)響應(yīng)靜態(tài)特性5.1.4傳感器的一般特性線性度靈敏度遲滯重復(fù)性漂移絕緣電阻傳感器輸出與輸入之間的實(shí)際關(guān)系偏離擬合直線的程度，線性度說(shuō)明的是傳感器的非線性程度。靜態(tài)特性是指當(dāng)被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有的相互關(guān)系。這時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可以用一個(gè)不含時(shí)間變量的方程來(lái)表示。5.1.4傳感器的一般特性

圖5.2直線擬合的方法靜態(tài)特性5.1.4傳感器的一般特性線性度靈敏度遲滯重復(fù)性漂移絕緣電阻傳感器輸出量的變化量△y與對(duì)應(yīng)的輸入變化量△x之比靈敏度是輸出輸入特性曲線的斜率靈敏度的量綱是輸出與輸入的量綱之比，位移傳感器200mV/mm輸入輸出量綱相同時(shí)，靈敏度為放大倍數(shù)靜態(tài)特性5.1.4傳感器的一般特性線性度靈敏度遲滯重復(fù)性漂移絕緣電阻遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）和輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓瘯r(shí)，輸出-輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象。遲滯差值：對(duì)于同一大小的輸入信號(hào)，正反行程輸出信號(hào)的差值。靜態(tài)特性5.1.4傳感器的一般特性線性度靈敏度遲滯重復(fù)性漂移絕緣電阻傳感器在相同測(cè)量方法、相同測(cè)量?jī)x器、相同觀測(cè)者、相同使用條件、相同地點(diǎn)、在短時(shí)期內(nèi)輸入量按同一方向做全程連續(xù)多次變化時(shí)，特性曲線不一致的程度。靜態(tài)特性5.1.4傳感器的一般特性線性度靈敏度遲滯重復(fù)性漂移絕緣電阻外部干擾信號(hào)摻雜進(jìn)傳感器，經(jīng)放大后成了主要信號(hào)，這是傳感器所傳送的信號(hào)發(fā)生了改變，即產(chǎn)生漂移。主要包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移，又各分為時(shí)間漂移和溫度漂移。靜態(tài)特性5.1.4傳感器的一般特性線性度靈敏度遲滯重復(fù)性漂移絕緣電阻絕緣電阻：在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí)，從傳感器的規(guī)定部分之間測(cè)得的電阻值。絕緣電阻的大小會(huì)影響傳感器的各項(xiàng)性能，當(dāng)絕緣電阻低于某個(gè)值時(shí)，傳感器將無(wú)法正常工作。傳感器常用的特性參數(shù)見(jiàn)教材P108

隨著電子計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)自動(dòng)化、現(xiàn)代信息、軍事、交通、化學(xué)、環(huán)保、能源、海洋開(kāi)發(fā)、遙感、宇航等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)傳感器的需求量與日俱增，其應(yīng)用已滲入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門以及人們的日常生活之中。可以說(shuō)，從太空到海洋，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到人們?nèi)粘Ｉ畹囊率匙⌒?，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器，傳感技術(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益起著巨大的作用。5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，傳感器應(yīng)用增長(zhǎng)最快的是汽車領(lǐng)域，其次是過(guò)程控制領(lǐng)域和通信領(lǐng)域。

一些傳感器已經(jīng)比較成熟，市場(chǎng)規(guī)模較大，比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器等。

傳感器的主要增長(zhǎng)來(lái)自于無(wú)線傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)（MicroElectro-MechanicalSystems，MEMS）傳感器、生物傳感器等新興傳感器。5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用現(xiàn)狀1．傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用 現(xiàn)代汽車越來(lái)越多的部件采用傳感器進(jìn)行控制。傳感器把汽車運(yùn)行中的各種信息（溫度，車速、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況等）轉(zhuǎn)化成電量傳輸給計(jì)算機(jī)，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳的工作狀態(tài)。 5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用舉例1．傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

傳感器在汽車上的應(yīng)用已不只局限于對(duì)行駛速度、行駛距離、發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度以及燃料剩余量等有關(guān)參數(shù)的測(cè)量。由于汽車交通事故的不斷增多和汽車對(duì)環(huán)境的危害，傳感器在一些新的設(shè)施，如汽車安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、防滑控制系統(tǒng)、防抱死裝置、電子變速控制裝置、排氣循環(huán)裝置、電子燃料噴射裝置及汽車“黑匣子”等都得到了實(shí)際應(yīng)用?？梢灶A(yù)測(cè)，隨著汽車電子技術(shù)和汽車安全技術(shù)的發(fā)展，傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更為廣泛。5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用舉例2．傳感器在工業(yè)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在石油、化工、電力、鋼鐵、機(jī)械等加工工業(yè)中，傳感器在各自的工作崗位上擔(dān)負(fù)著相當(dāng)于人們感覺(jué)器官的作用，它們每時(shí)每刻地按需要完成對(duì)各種信息的檢測(cè)，再把大量測(cè)得的信息通過(guò)自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)處理等進(jìn)行反饋，用以進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量、工藝管理與安全方面的控制。5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用舉例3．傳感器在家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用

傳感器已在現(xiàn)代家用電器中得到普遍應(yīng)用，譬如，在電子爐灶、自動(dòng)電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、熱風(fēng)取暖器、風(fēng)干器、報(bào)警器、電熨斗、電風(fēng)扇、游戲機(jī)、電子驅(qū)蚊器、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照像機(jī)、電冰箱、彩色電視機(jī)、錄像機(jī)、錄音機(jī)、收音機(jī)、電唱機(jī)及家庭影院等方面都得到了廣泛應(yīng)用。5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用舉例4．傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用

傳感器在機(jī)器人的控制中起到非常重要的作用。機(jī)器人中使用的傳感器相當(dāng)于人類的五官，具有知覺(jué)功能和反應(yīng)能力，可以感知各種想象，并傳給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制其完成各種動(dòng)作。

5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用舉例5．傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

應(yīng)用醫(yī)用傳感器可以對(duì)人體的表面和內(nèi)部溫度、血壓及腔內(nèi)壓力、血液及呼吸流量、腫瘤、血液的分析、脈波及心音、心腦電波等進(jìn)行高準(zhǔn)確度的診斷。5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用舉例6．傳感器在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用

環(huán)球的大氣污染、水質(zhì)污濁及噪聲已嚴(yán)重地破壞了地球的生態(tài)平衡和我們賴以生存的環(huán)境，這一現(xiàn)狀已引起了世界各國(guó)的重視。為保護(hù)環(huán)境，利用傳感器制成的各種環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器正在發(fā)揮著積極的作用。5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用舉例7．傳感器在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

為了解飛機(jī)或火箭的飛行軌跡，并把它們控制在預(yù)定的軌道上，就要使用傳感器進(jìn)行速度、加速度和飛行距離的測(cè)量。

要了解飛行器飛行的方向，就必須掌握它的飛行姿態(tài)，飛行姿態(tài)可以使用紅外水平線傳感器陀螺儀、陽(yáng)光傳感器、星光傳感器及地磁傳感器等進(jìn)行測(cè)量。

5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用舉例8．傳感器在橋梁監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用舉例 通過(guò)傳感器收集橋梁運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況。

通過(guò)數(shù)據(jù)線的連接，傳感器被布置在了橋體突出部位、橋體側(cè)面和橋體下方等一些容易變形和受損的地方，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的位移、加速度、彈性形變等各種數(shù)據(jù)。橋梁身上有任何損耗，都能通過(guò)傳感器“把脈”，發(fā)布“病癥”，工作人員只要打開(kāi)電腦就可以知道什么位置，哪個(gè)部件出了毛病，然后“對(duì)癥下藥”。整座立交橋上將分布有成百上千個(gè)傳感器，橋梁的使用變化情況將在傳感器的感知下一目了然。1．基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附

基礎(chǔ)依附是指?jìng)鞲衅骷夹g(shù)的發(fā)展依附于敏感機(jī)理、敏感材料、工藝設(shè)備和計(jì)測(cè)技術(shù)四大基礎(chǔ)。 應(yīng)用依附是指?jìng)鞲衅骷夹g(shù)屬于應(yīng)用技術(shù)，其發(fā)展要以市場(chǎng)為導(dǎo)向，實(shí)行需求牽引。

5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)2．技術(shù)、投資兩個(gè)密集

技術(shù)密集是指?jìng)鞲衅骷夹g(shù)是多種技術(shù)的集合產(chǎn)物，傳感器在研發(fā)和制造過(guò)程中，技術(shù)存在多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性。技術(shù)密集自然要求人才密集。 投資密集是指研發(fā)傳感器技術(shù)、研發(fā)和生產(chǎn)傳感器設(shè)備都需要一定的投資強(qiáng)度，且正確的投資能夠帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)3．產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分散是指?jìng)鞲衅髌贩N繁多，生產(chǎn)、研發(fā)機(jī)構(gòu)分布在多個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用滲透到各個(gè)產(chǎn)業(yè)。只有按照市場(chǎng)需求，不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)健康的發(fā)展。 5.1.5傳感器的應(yīng)用傳感器產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)傳感器技術(shù)是一項(xiàng)新興的高科技技術(shù)，是電子信息產(chǎn)業(yè)中的基礎(chǔ)行業(yè)。傳感器是新技術(shù)革命和信息化社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，美國(guó)早在20世紀(jì)80年代就聲稱世界已進(jìn)入傳感器時(shí)代，成立了國(guó)家技術(shù)小組，幫助政府來(lái)組織和領(lǐng)導(dǎo)各大公司與研究部門的傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。日本則把傳感器技術(shù)列為十大技術(shù)之一。日本工商界人士聲稱“支配了傳感器技術(shù)就能夠支配新時(shí)代”。世界技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)開(kāi)發(fā)傳感器技術(shù)都十分重視。美、日、英、法、德和獨(dú)聯(lián)體等都把傳感器技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。我國(guó)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始傳感技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，我國(guó)為了滿足對(duì)傳感器的需求，國(guó)家先后制訂了有關(guān)傳感器產(chǎn)業(yè)的一系列方針政策，這些政策有力地促進(jìn)了傳感器技術(shù)水平的提高和發(fā)展，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各個(gè)領(lǐng)域，特別是滿足軍事裝備和重點(diǎn)工程需求方面起到日益重要的作用。5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)傳感器技術(shù)是一項(xiàng)與現(xiàn)代技術(shù)密切相關(guān)的尖端技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展很快，主要特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：將采用系列高新技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型傳感器2.傳感器的微型化與低功耗3.傳感器的集成化與多功能化4.傳感器的智能化5.傳感器的數(shù)字化6.傳感器的網(wǎng)絡(luò)化5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)l）微電子機(jī)械系統(tǒng)（MicroElectroMechanicalSystems，MEMS）技術(shù)、納米技術(shù)將高速發(fā)展，成為新一代微傳感器、微系統(tǒng)的核心技術(shù)，是21世紀(jì)傳感器技術(shù)領(lǐng)域中帶有革命性變化的高新技術(shù)。2）發(fā)現(xiàn)與利用新效應(yīng)，比如物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)，發(fā)展新一代傳感器。3）加速開(kāi)發(fā)新型敏感材料，微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批先進(jìn)傳感器。將采用系列高新技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型傳感器5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)4）各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)鞲衅鞯难芯块_(kāi)發(fā)提出許多新的要求，其中重要的一點(diǎn)就是擴(kuò)展檢測(cè)范圍，不斷突破檢測(cè)參數(shù)的極限。

空間技術(shù)、海洋開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)以及地震預(yù)測(cè)等都要求檢測(cè)技術(shù)滿足觀測(cè)研究宏觀世界的要求。細(xì)胞生物學(xué)、遺傳工程、光合作用、醫(yī)學(xué)及微加工技術(shù)等又希望檢測(cè)技術(shù)跟上研究微觀世界的步伐。5）提高傳感器的性能。檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，必然要求傳感器的性能不斷提高。5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)將采用系列高新技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型傳感器各種控制儀器設(shè)備的功能越來(lái)越大，要求各個(gè)部件體積越小越好，因而傳感器本身體積也是越小越好，功耗越低越好。微傳感器的特征之一就是體積小，其敏感元件的尺寸一般為微米級(jí)。目前形成產(chǎn)品的主要是微型壓力傳感器和微型加速度傳感器等，它們的體積只有傳統(tǒng)傳感器的幾十乃至幾百分之一，質(zhì)量從千克級(jí)下降到幾十克乃至幾克。5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)2.傳感器的微型化與微功耗5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)3.傳感器的集成化與多功能化

傳感器的集成化一般包含兩方面含義：

其一是將傳感器與其后級(jí)的放大電路、運(yùn)算電路、溫度補(bǔ)償電路等制成一個(gè)組件，實(shí)現(xiàn)一體化。與一般傳感器相比，它具有體積小、反應(yīng)快、抗干擾、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

其二是將同一類傳感器集成于同一芯片上構(gòu)成二維陣列式傳感器，或稱面型固態(tài)圖像傳感器，可用于測(cè)量物體的表面狀況。5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)3.傳感器的集成化與多功能化

傳感器的多功能化是與“集成化”相對(duì)應(yīng)的一個(gè)概念，是指?jìng)鞲衅髂芨兄c轉(zhuǎn)換兩種以上的不同物理量。

例如：

使用特殊的陶瓷把溫度和濕度敏感元件集成在一起成溫、濕度傳感器；

將檢測(cè)幾種不同氣體敏感元件用厚膜制造工藝制作在同一基片上，制成檢測(cè)氧、氨、乙醇、乙烯4種氣體的多功能傳感器；

在同一硅片上制作應(yīng)變計(jì)和溫度敏感元件，制成同時(shí)測(cè)量壓力和溫度的多功能傳感器，該傳感器還可以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)4.傳感器的智能化

利用人工神經(jīng)網(wǎng)、人工智能和信息處理技術(shù)（如傳感器信息融合技術(shù)、模糊理論等）使傳感器具有更高級(jí)的智能，具有分析、判斷、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的功能。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能傳感器的功能將逐步增強(qiáng)。

智能傳感器可充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對(duì)內(nèi)部行為進(jìn)行調(diào)節(jié)，使采集的數(shù)據(jù)最佳。5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)4.傳感器的智能化

智能傳感器技術(shù)是測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子學(xué)和材料科學(xué)互相結(jié)合的綜合密集型技術(shù)。

智能傳感器與一般傳感器相比具有自補(bǔ)償能力、自校準(zhǔn)功能、自診斷功能、數(shù)值處理功能、雙向通信功能、信息存儲(chǔ)記憶和數(shù)字量輸出功能。

智能化傳感器的研究與開(kāi)發(fā)，美國(guó)處于領(lǐng)先地位。美國(guó)宇航局在開(kāi)發(fā)宇宙飛船時(shí)稱這種傳感器為靈巧傳感器(SmartSensor)，在宇宙飛船上這種傳感器是非常重要的。5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)5.傳感器的數(shù)字化

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是單一的模擬信號(hào)，而是經(jīng)過(guò)微電腦處理好的數(shù)字信號(hào)，有的甚至帶有控制功能，這就是所說(shuō)的數(shù)字傳感器。數(shù)字傳感器的特點(diǎn)是：①數(shù)字傳感器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，提高了傳感器輸出信號(hào)抗干擾能力，特別適用于電磁干擾強(qiáng)、信號(hào)距離遠(yuǎn)的工作現(xiàn)場(chǎng)；②軟件對(duì)傳感器線性修正及性能補(bǔ)償，減少系統(tǒng)誤差；③一致性與互換性好。5.1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì)6.傳感器的網(wǎng)絡(luò)化

傳感器網(wǎng)絡(luò)化是利用TCP/IP協(xié)議，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)就近接入網(wǎng)絡(luò)，并與網(wǎng)絡(luò)上有通信能力的節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)布和共享。

傳感器網(wǎng)絡(luò)化是傳感器領(lǐng)域發(fā)展的一項(xiàng)新興技術(shù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)化的目標(biāo)是采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，同時(shí)采用模塊化結(jié)構(gòu)將傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。能及時(shí)完成如傳感器故障診斷、軟件升級(jí)等工作，傳感器操作過(guò)程更加簡(jiǎn)化，功能更換和擴(kuò)張更加方便。5.2傳感器的工作原理與選擇原則5.2.1應(yīng)變式傳感器5.2.2光電傳感器5.2.3超聲波傳感器5.2.4半導(dǎo)體傳感器5.2.5智能傳感器5.2.6傳感器選擇的一般原則

電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理：5.2.1電阻應(yīng)變式傳感器

當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變式傳感器工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)原理。用金屬電阻絲制作成電阻應(yīng)變片，粘貼在彈性元件特定表面上，當(dāng)力、扭矩、速度、被測(cè)物理量作用在彈性元件上時(shí)，彈性元件的變形會(huì)引起應(yīng)變片的敏感柵的變形，其電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化，這樣就構(gòu)成了電阻應(yīng)變式傳感器。通過(guò)轉(zhuǎn)換電路可以將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，還可以將這種變化用顯示記錄設(shè)備進(jìn)行顯示記錄。

電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理：5.2.1電阻應(yīng)變式傳感器1——敏感柵，由高電阻系數(shù)的細(xì)絲彎曲而成的柵狀電阻元件，它是應(yīng)變片的轉(zhuǎn)換原件2——基片，是將傳感器彈性體的應(yīng)變傳遞到敏感柵1的中間介質(zhì)，很薄3——覆蓋層，用于保護(hù)敏感柵、引線的形狀和相對(duì)位置4——引線，用來(lái)連接敏感柵電阻元件與測(cè)量電路，一般由低阻鍍錫銅絲制成。

圖5.3電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：精度高，測(cè)量范圍廣，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實(shí)現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。缺點(diǎn)：對(duì)于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號(hào)較弱，但可以采取一定的補(bǔ)償措施。5.2.1電阻應(yīng)變式傳感器

電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)：應(yīng)變式傳感器的靈敏度較高，目前已經(jīng)應(yīng)用于各種檢測(cè)系統(tǒng)中。

1.應(yīng)變式測(cè)力傳感器2.應(yīng)變式壓力傳感器3.應(yīng)變式扭矩傳感器4.應(yīng)變式位移傳感器5.測(cè)溫應(yīng)變計(jì)6.應(yīng)變式加速度傳感器5.2.1電阻應(yīng)變式傳感器典型的電阻應(yīng)變式傳感器：

光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。光電傳感器的基礎(chǔ)是光電轉(zhuǎn)換元件的光電效應(yīng)，光電傳感器首先將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光通量的變化，再利用光電元件將光通量轉(zhuǎn)換為電量。

由于光電測(cè)量方法靈活多樣，可測(cè)參數(shù)眾多，具有非接觸、高精度、高可靠性和反應(yīng)快等特點(diǎn)，使得光電傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。5.2.2光電傳感器光電傳感器的工作原理：

光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電器件三部分組成，其中x1表示被測(cè)量可以直接引起光量變化的檢測(cè)方式，x2表示被測(cè)量在光傳播過(guò)程中調(diào)制光量的檢測(cè)方式。5.2.2光電傳感器光電傳感器的工作原理：光電效應(yīng)：

外光電效應(yīng)：光線作用下，電子逸出物體表面的現(xiàn)象，如光電管內(nèi)光電效應(yīng)：光線作用下，物體的電阻率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，多在半導(dǎo)體內(nèi)部5.2.2光電傳感器光電導(dǎo)效應(yīng)：光線作用下，電子吸收光子能力，從鍵合狀態(tài)過(guò)渡到自由狀態(tài)，從而引起材料電阻率的變化。如光敏電阻。光生伏特效應(yīng)：光線作用下，能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)，如光電池、光敏晶體管。光電傳感器的工作原理：5.2.2光電傳感器檢測(cè)距離長(zhǎng)，10m以上對(duì)檢測(cè)物體的限制少，玻璃、塑料、木材。液體、金屬等都可以響應(yīng)時(shí)間短，光傳輸高速，傳感器電路由電子器件構(gòu)成，無(wú)機(jī)械性工作時(shí)間可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)，對(duì)傳感器損傷小，根據(jù)故使用壽命長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)顏色判別，根據(jù)不同顏色物體對(duì)光的反射率和吸收率不同便于調(diào)整。價(jià)格便宜光電傳感器的優(yōu)點(diǎn)：5.2.2光電傳感器典型的光電傳感器：煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀 防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。煙道里的煙塵濁度是用通過(guò)在煙道里傳輸?shù)墓獾淖兓瘉?lái)檢測(cè)的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測(cè)器的光減少，因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。5.2.2光電傳感器典型的光電傳感器：光敏電阻

光敏電阻是利用半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。主要用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換，如光控調(diào)光電路、光控開(kāi)關(guān)、光通量檢測(cè)、光通量調(diào)整。5.2.2光電傳感器 在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成CDS光敏電阻如圖所示。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子—空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子—空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過(guò)光敏電阻的電流隨光照增大而增大。典型的光電傳感器：光敏電阻

5.2.2光電傳感器典型的光電傳感器：CCD圖像傳感器

1969年，美國(guó)科學(xué)家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯發(fā)明了一種半導(dǎo)體裝置，可以把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，這就是CCD（電荷耦合元件）圖像傳感器。實(shí)質(zhì)上是應(yīng)用愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論，即光照射到某些物質(zhì)上，能夠引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。 在CCD上植入微小的光敏物質(zhì)（高感光度的半導(dǎo)體材料，稱為像素），CCD將光線照射時(shí)導(dǎo)致的電信號(hào)變化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)圖像的高效獲取、存儲(chǔ)、編輯、傳輸、處理和復(fù)原等。5.2.2光電傳感器典型的光電傳感器：CCD圖像傳感器

5.2.2光電傳感器 CCD圖像傳感器已成為打印機(jī)、傳真機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和多媒體系統(tǒng)的核心部件，還廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。此外，在醫(yī)學(xué)中為診斷疾病或進(jìn)行顯微手術(shù)等而對(duì)人體內(nèi)部進(jìn)行的拍攝中，也大量應(yīng)用了CCD圖像傳感器及相關(guān)設(shè)備。 CCD圖像傳感器有體積小、重量輕、分辨率高、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬、光敏元的幾何精度高、光譜響應(yīng)范圍寬、工作電壓低、功耗小、壽命長(zhǎng)、抗震性和抗沖擊性好、不受電磁場(chǎng)干擾和可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。典型的光電傳感器：CCD圖像傳感器

人們能聽(tīng)到的聲音是由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的，它的頻率在20HZ-20KHZ范圍內(nèi)，超過(guò)20KHZ稱為超聲波，低于20HZ的稱為次聲波。常用的超聲波頻率為幾十KHZ至幾十MHZ。它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠定向傳播等特點(diǎn)。 超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波）。在工業(yè)中應(yīng)用主要采用縱向振蕩。5.2.3超聲波傳感器超聲波

超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。另外，它也有折射和反射現(xiàn)象，并且在傳播過(guò)程中有衰減。 在空氣中傳播的超聲波，衰減較快，其頻率較低，一般為幾十KHZ，而在固體、液體中則頻率可用得較高，衰減較小，傳播較遠(yuǎn)。對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是不透明的固體，可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射，形成反射回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。 利用超聲波的特性，可做成各種超聲傳感器，配上不同的電路，制成各種超聲測(cè)量?jī)x器及裝置，并在通迅，醫(yī)療家電等各方面得到廣泛應(yīng)用。5.2.3超聲波傳感器超聲波

倒車?yán)走_(dá)用于測(cè)距上，倒車?yán)走_(dá)一般由超聲波傳感器、控制器、反饋器三個(gè)部分組成。 在汽車處于倒檔狀態(tài)時(shí)，倒車?yán)走_(dá)開(kāi)始工作，由傳感器發(fā)射超聲波信號(hào)，一旦車后方出現(xiàn)障礙物，超聲波被障礙物反射，傳感器會(huì)接收到反射波信號(hào)，通過(guò)控制器對(duì)反射波信號(hào)進(jìn)行處理（超聲波信號(hào)從發(fā)射到接收回波信號(hào)的時(shí)間及在介質(zhì)中的傳播速度等）來(lái)判斷障礙物的所處位置以及和車身的距離，最后由反饋器通過(guò)聲音(蜂鳴器)、數(shù)據(jù)(距離顯示)、圖像(顯示屏模擬)等方式將信息反饋給駕駛員。

5.2.3超聲波傳感器超聲波傳感器的應(yīng)用：倒車?yán)走_(dá)

超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學(xué)中不可缺少的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)受檢者無(wú)痛苦、元損害、方法簡(jiǎn)便、顯像清晰、診斷的準(zhǔn)確率高等。在醫(yī)學(xué)臨床上應(yīng)用的超聲診斷儀有許多類型，如A型、B型、M型、扇形和多普勒超聲型等。B型是其中一種，而且是臨床上應(yīng)用最廣泛和簡(jiǎn)便的一種

?；诔暡ǚ瓷湓淼尼t(yī)學(xué)診斷：當(dāng)超聲波在人體組織中遇到兩層不同的介質(zhì)界面時(shí)，在界面產(chǎn)生反射回聲。每遇到一個(gè)反射面時(shí)，回聲就會(huì)在示波器上顯示出來(lái)，這些部位就產(chǎn)生了病變。5.2.3超聲波傳感器超聲波傳感器的應(yīng)用：醫(yī)學(xué)5.2.3超聲波傳感器超聲波傳感器的應(yīng)用：醫(yī)學(xué)5.2.3超聲波傳感器超聲波傳感器的應(yīng)用：工業(yè)材料的無(wú)損探傷測(cè)量材料厚度液位測(cè)試

半導(dǎo)體傳感器（SemiconductorTransducer）是利用半導(dǎo)體材料各種物理和化學(xué)特性制成的傳感器。半導(dǎo)體傳感器利用了近百種物理效應(yīng)和材料特性，種類繁多。

半導(dǎo)體傳感器所采用的半導(dǎo)體材料多數(shù)是硅以及化合物，優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕，便于集成化、智能化，能使檢測(cè)與轉(zhuǎn)換一體化、應(yīng)用廣。5.2.4半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器的工作原理5.2.4半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器分類工作原理具體分類物理敏感將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)光敏、熱敏、力敏、磁敏等化學(xué)敏感將化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，氧化還原反應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)、離子交換反應(yīng)氣敏、濕敏、離子敏感生物敏感將生物量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，酶的生化反應(yīng)、抗原體反應(yīng)、氧化反應(yīng)半導(dǎo)體傳感器的工作原理5.2.4半導(dǎo)體傳感器

半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。若氣體濃度發(fā)生變化，其阻值也將變化。根據(jù)這一特性，可以從阻值的變化得知吸附氣體的種類和濃度。

半導(dǎo)體氣敏傳感器可用于工廠和車間的各種有害氣體檢測(cè)、工業(yè)裝置的廢氣成分檢測(cè)和一般家庭的可燃性氣體泄露檢測(cè)。

半導(dǎo)體氣敏傳感器5.2.4半導(dǎo)體傳感器 按照半導(dǎo)體變化的物理特征，半導(dǎo)體氣敏傳感器可分為電阻型和非電阻型兩類。

電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用敏感元件吸附氣體后電阻值隨著被測(cè)氣體的濃度改變來(lái)檢測(cè)氣體的濃度或成分的；

非電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用敏感元件吸附氣體后二極管伏安特性和場(chǎng)效應(yīng)管的閾值電壓變化來(lái)檢測(cè)被測(cè)氣體的。此類器件的制造工藝成熟，便于器件集成化，因而其性能穩(wěn)定且價(jià)格便宜。半導(dǎo)體氣敏傳感器5.2.4半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器5.2.4半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器5.2.4半導(dǎo)體傳感器 半導(dǎo)體溫度傳感器利用半導(dǎo)體器件的溫度敏感性來(lái)測(cè)量溫度，具有成本低廉，線性度好等優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體溫度傳感器5.2.4半導(dǎo)體傳感器

濕度是表示空氣中水蒸氣的含量的物理量，常用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)等表示。利用水分子易于吸附在固體表面并滲透到固體內(nèi)部的特性，可以制成濕度傳感器。濕度傳感器主要包括電阻式和電容式兩個(gè)類別。

電阻式濕度傳感器也稱為濕敏電阻，利用氯化鋰，碳，陶瓷等材料的電阻率的濕度敏感性來(lái)探測(cè)濕度?，F(xiàn)在比較成熟的濕敏電阻有氯化鋰濕敏電阻和半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻。

電容式濕度傳感器也稱為濕敏電容，利用材料的介電系數(shù)的濕度敏感性來(lái)探測(cè)濕度。半導(dǎo)體濕度傳感器5.2.4半導(dǎo)體傳感器

氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解,離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。

半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻通常是用兩種以上的金屬氧化物半導(dǎo)體材料混合燒結(jié)而成的多孔陶瓷。有些材料的電阻率隨濕度增加而下降,故稱為負(fù)特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷，有些材料的電阻率隨濕度增大而增大，故稱為正特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷(為敘述方便，有時(shí)將半導(dǎo)體陶瓷簡(jiǎn)稱為半導(dǎo)瓷)。半導(dǎo)體濕度傳感器5.2.4半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體濕度傳感器5.2.4半導(dǎo)體傳感器DT-88204合1多功能環(huán)境測(cè)試儀

集聲速表，光度表，濕度表及溫度表為一體的儀表，可用于工業(yè)及民用。聲級(jí)范圍可用于測(cè)試工廠，學(xué)校，辦公室，機(jī)場(chǎng)及家庭的噪聲。檢測(cè)相應(yīng)的高保真裝置。光度功能用于測(cè)試照明領(lǐng)域是否有充足的亮度，光的感應(yīng)性能是否穩(wěn)定等。溫濕度功能是由一個(gè)濕度半導(dǎo)體傳感器和一個(gè)K型熱電偶完成的。半導(dǎo)體濕度傳感器

智能傳感器（IntelligentSensor，SmartSensor）是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理器，具有采集、處理和交換信息的能力，是對(duì)外界信息具有一定的檢測(cè)、自診斷、數(shù)據(jù)處理以及自適應(yīng)能力的傳感器。

與傳統(tǒng)傳感器相比，智能傳感器可以通過(guò)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度的信息采集，具有一定的編程自動(dòng)化能力，可實(shí)現(xiàn)多種多樣的功能。為監(jiān)控系統(tǒng)和操作員提供相關(guān)信息，以提高工作效率及減少維護(hù)成本。5.2.5智能傳感器5.2.5智能傳感器

智能傳感器是將傳感器的敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器MPU(MicroProcessorUnit)及數(shù)字信號(hào)接口電路集成在一塊芯片上構(gòu)成。一個(gè)良好的‘智能傳感器’是由微處理器驅(qū)動(dòng)的傳感器與儀表的套裝。5.2.5智能傳感器傳感器將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)調(diào)理電路將電信號(hào)濾波、放大、轉(zhuǎn)換；微處理器是智能傳感器的核心，

◆對(duì)智能傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)和處理；

◆通過(guò)反饋電路對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)；◆充分發(fā)揮各種軟件的功能，完成硬件難以完成的任務(wù)，大大降低了傳感器的制造難度和成本，提高了傳感器的性能。數(shù)字信號(hào)接口電路將傳感器數(shù)據(jù)以適用于記錄和顯示的形式輸出。 便于與記錄及顯示設(shè)備相連。傳統(tǒng)的傳感器構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)智能傳感器構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)5.2.5智能傳感器5.2.5智能傳感器腕式血壓計(jì)

．智慧型全自動(dòng)加壓及減壓．可同時(shí)測(cè)量收縮壓、舒張壓及脈搏．儲(chǔ)存60組測(cè)量值記憶．可查閱單筆或全部測(cè)量值．3分種自動(dòng)斷電省電裝置．智能偵錯(cuò)裝置、自動(dòng)偵測(cè)電力．大型數(shù)字液晶顯示屏幕．高準(zhǔn)確度

網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器是將通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)融合在一起，從而實(shí)現(xiàn)信息采集、信息傳輸和信息處理的統(tǒng)一與協(xié)同。

網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器不僅將敏感元件、轉(zhuǎn)換電路和變送器結(jié)合為一體，實(shí)現(xiàn)了智能化，而且在內(nèi)部嵌入了通信協(xié)議，利用TCP/IP協(xié)議，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)就近接入網(wǎng)絡(luò)，并與網(wǎng)絡(luò)上有通信能力的節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)布與共享。具有強(qiáng)大的通信功能，實(shí)現(xiàn)了信息的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。5.2.5智能傳感器1、網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器5.2.5智能傳感器下圖顯示的是Honeywell公司開(kāi)發(fā)的PPT系列智能壓力傳感器的外形以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。內(nèi)含微處理器-數(shù)字補(bǔ)償、組態(tài)、控制、通訊。用于壓力測(cè)量和標(biāo)定，在氣象儀器、氣壓計(jì)和雨量計(jì)、航空儀表、醫(yī)療設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測(cè)、過(guò)程控制等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。5.2.5智能傳感器2、智能壓力傳感器3、智能溫濕度傳感器溫濕度智能傳感器外形

5.2.5智能傳感器應(yīng)用領(lǐng)域：數(shù)據(jù)采集器

變送器

自動(dòng)化過(guò)程控制

汽車行業(yè)

樓宇控制&暖通空調(diào)

電力

計(jì)量測(cè)試

醫(yī)藥業(yè)插針式溫濕度傳感器

智能微塵（SmartDust）是指具有電腦功能的一種超微型傳感器。智能微塵是以無(wú)線方式傳遞信息的傳感器，具有低成本、低功率（手機(jī)功率的1/1000）等特征，尺寸可以小到1mm以下，執(zhí)行一條指令平均只需12pJ能耗。

5.2.5智能傳感器4、智能微塵5.2.5智能傳感器 每一粒微塵都是由傳感器、微處理器、通信系統(tǒng)和電源四大部分組成。主被動(dòng)傳輸裝置及探測(cè)接收裝置共同構(gòu)成通信系統(tǒng)；模擬I/O、DSP、控制模塊構(gòu)成微處理器；電源電容、太陽(yáng)能電池、薄膜電池都屬于電源部分；傳感器是相對(duì)獨(dú)立的模塊。 智能微塵主要基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)和集成電路技術(shù)，具有體積微小、功耗極低等特點(diǎn)。4、智能微塵5.2.5智能傳感器 正是因?yàn)橹悄芪m體積微小功耗極低，使其在組成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如多角度多方位信息融合、低成本高冗余度、近距離接觸等。 智能微塵以自組織方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，是一種不需要基礎(chǔ)設(shè)施的自創(chuàng)造、自組織和自管理的網(wǎng)絡(luò)。它們能夠相互定位、收集數(shù)據(jù)并向觀察者傳遞信息，如果一個(gè)微塵功能失常，其他微塵會(huì)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，并不會(huì)影響觀察數(shù)據(jù)的獲取。4、智能微塵5.2.5智能傳感器

智能微塵可以探測(cè)周圍諸多的環(huán)境參數(shù)，能夠收集大量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)算處理，利用雙向無(wú)線通信裝置將這些信息在相距1000英尺的微塵器件間往來(lái)傳送。

數(shù)量眾多的微塵部署到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中后，形成一張無(wú)線傳感網(wǎng)。舉凡人體生命體征、能源用量、土壤溫度、交通地圖、生產(chǎn)效率等，都可以遠(yuǎn)程跟蹤，實(shí)時(shí)處理并放入智能網(wǎng)絡(luò)。 智能微塵的應(yīng)用范圍很廣，除了主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域外，還可用于健康監(jiān)控，環(huán)境監(jiān)控，醫(yī)療等許多方面。4、智能微塵5.2.5智能傳感器4、智能微塵（1）軍事應(yīng)用:

智能微塵系統(tǒng)也可以部署在戰(zhàn)場(chǎng)上，遠(yuǎn)程傳感器芯片能夠跟蹤敵人的軍事行動(dòng)，智能微塵可以被大量地裝在宣傳品，子彈或炮彈殼中，在目標(biāo)地點(diǎn)撒落下去，形成嚴(yán)密的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，敵國(guó)的軍事力量和人員、物資的運(yùn)動(dòng)自然一清二楚。 美國(guó)五角大樓希望在戰(zhàn)場(chǎng)上放置這種微小的無(wú)線傳感器，以秘密監(jiān)視敵軍的行蹤。美國(guó)國(guó)防部在四年以前就已經(jīng)把它列為一個(gè)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。如果像美國(guó)預(yù)想的那樣，智能微塵用在戰(zhàn)場(chǎng)上，美國(guó)的軍事實(shí)力又將與其他國(guó)家再度拉開(kāi)距離。智能微塵還可以用于防止生化攻擊——智能微塵可以通過(guò)分析空氣中的化學(xué)成分來(lái)預(yù)告生化攻擊。此外，智能微塵還有許多具體的軍事應(yīng)用。5.2.5智能傳感器4、智能微塵（2）遠(yuǎn)程健康監(jiān)控:

通過(guò)這種無(wú)線裝置，可以定期檢測(cè)人體內(nèi)的葡萄糖水平、脈搏或含氧飽和度，將信息反饋給本人或你的醫(yī)生，用它來(lái)監(jiān)控病人或老年人的生活。 將來(lái)老年人或病人生活的室內(nèi)將會(huì)布滿各種智能微塵監(jiān)控器，如嵌在手鐲內(nèi)的傳感器會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)送老人或病人的血壓情況，地毯下的壓力傳感器將顯示老人的行動(dòng)及體重變化，門框上的傳感器了解老人在各房間之間走動(dòng)的情況，衣服里的傳感器送出體溫的變化，甚至于抽水馬桶里的傳感器可以及時(shí)分析排泄物并顯示出問(wèn)題……這樣，老人或病人即使單獨(dú)一個(gè)人在家也是安全的。5.2.5智能傳感器4、智能微塵（3）醫(yī)療應(yīng)用:

英特爾正在研究通過(guò)檢測(cè)壓力來(lái)預(yù)測(cè)初期潰瘍的“SmartSocks”，以及通過(guò)檢測(cè)傷口化膿情況來(lái)確定有效的含有抗生物質(zhì)的“智能繃帶”。 如果一個(gè)胃不好的病人吞下一顆米粒大小的小金屬塊就可以在電腦中看到自己胃腸中病情發(fā)展的狀況，對(duì)任何一個(gè)胃不好的人來(lái)說(shuō)無(wú)疑都是一個(gè)福音。智能微塵將來(lái)可以植入人體內(nèi)，為糖尿病患者監(jiān)控血糖含量的變化。糖尿病人可能需要看著電腦屏幕上顯示的血糖指數(shù)才能決定合適自己的食物。5.2.5智能傳感器4、智能微塵（4）防災(zāi)領(lǐng)域的應(yīng)用:

智能微塵可能會(huì)用于發(fā)生森林火災(zāi)時(shí)通過(guò)從直升機(jī)飛播溫度傳感器來(lái)了解火災(zāi)情況。作為進(jìn)一步的應(yīng)用，將用于通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)調(diào)查北太平洋海洋板塊的美國(guó)華盛頓大學(xué)“海洋項(xiàng)目”及美國(guó)正在推進(jìn)的行星網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目中。

5.2.5智能傳感器4、智能微塵（5）大面積，長(zhǎng)距離無(wú)人監(jiān)控:

以中國(guó)西氣東輸及輸油管道的建設(shè)為例，由于這些管道在很多地方都要穿越大片荒無(wú)人煙的無(wú)人區(qū)。這些地方的管道監(jiān)控一直都是道難題，傳統(tǒng)的人力巡查幾乎是不可能的事，而現(xiàn)有的監(jiān)控產(chǎn)品，往往復(fù)雜且昂貴。智能微塵的成熟產(chǎn)品布置在管道上將可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控管道的情況，一旦有破損或惡意破壞都能在控制中心實(shí)時(shí)了解到。如果智能微塵的技術(shù)成熟了，僅西氣東輸這樣的一個(gè)工程就可能帶來(lái)上億元的資金節(jié)省。5.2.5智能傳感器4、智能微塵（5）大面積，長(zhǎng)距離無(wú)人監(jiān)控:

電力監(jiān)控方面同樣如此，據(jù)了解，由于電能一旦送出就無(wú)法保存，因此，電力管理部門一般都會(huì)層層要求下級(jí)部門每月上報(bào)地區(qū)用電要求，但地區(qū)用電量的隨時(shí)波動(dòng)使這一數(shù)據(jù)根本無(wú)法準(zhǔn)確，國(guó)內(nèi)有些地方供電局就常常因數(shù)據(jù)誤差太大而遭上級(jí)部門的罰款。但一旦用智能微塵來(lái)監(jiān)控每個(gè)用電點(diǎn)的用電情況，這種問(wèn)題就將迎刃而解。5.2.5智能傳感器4、智能微塵 總之，智能微塵技術(shù)潛在的應(yīng)用價(jià)值非常之大，可監(jiān)測(cè)城市的交通流量便于交通管理，監(jiān)測(cè)各種家電的用電情況以避開(kāi)高峰期，感應(yīng)工業(yè)設(shè)備的非正常振動(dòng)來(lái)確定制造工藝缺陷，監(jiān)控動(dòng)物的種群遷徙、監(jiān)控超市的商品消耗量等等。而且，微塵器件的價(jià)格將大幅下降，已在50到100美元之間，預(yù)計(jì)5年之內(nèi)將降到1美元左右，這預(yù)示著智能微塵具有廣闊的市場(chǎng)前景。5.2.5智能傳感器4、智能微塵

如何選擇傳感器，是進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就確定了。測(cè)量的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。5.2.6傳感器選擇的一般原則確定傳感器的類型靈敏度的選擇線性范圍的選擇穩(wěn)定性的選擇精度的選擇5.2.6傳感器選擇的一般原則確定傳感器的類型靈敏度的選擇線性范圍的選擇穩(wěn)定性的選擇精度的選擇5.2.6傳感器選擇的一般原則即使是同一物理量，也有多種原理的傳感器可選，要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)、使用環(huán)境和傳感器的使用條件等選擇，傳統(tǒng)/智能；體積要求；價(jià)格；是否接觸式線性范圍：輸入輸出成正比的范圍線性范圍越寬，量程越大，越能保證測(cè)量精度沒(méi)有絕對(duì)線性的傳感器，在滿足精度的前提下，可以將非線性誤差較小的傳感器近似看成線性的。傳感器的精度，關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性，精度越高，價(jià)格越貴，精度滿足要求即可。確定傳感器的類型靈敏度的選擇線性范圍的選擇穩(wěn)定性的選擇精度的選擇5.2.6傳感器選擇的一般原則在傳感器的線性范圍內(nèi)，靈敏度越高越好，但靈敏度越高，干擾噪聲也越容易被混入放大影響測(cè)量精度，所以一般要求較高的信噪比。穩(wěn)定性：傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變的能力傳感器本身的結(jié)構(gòu)及使用環(huán)境都會(huì)影響其穩(wěn)定性，對(duì)于要求長(zhǎng)時(shí)間使用不易更換的場(chǎng)合，一定要選擇穩(wěn)定性好的傳感器，經(jīng)得住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。5.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

5.3.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成5.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)5.3.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議5.3.5無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用Adhoc網(wǎng)絡(luò)（自組織網(wǎng)絡(luò)）5.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

Ad

Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種多跳的臨時(shí)性自治系統(tǒng)，是移動(dòng)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)。沒(méi)有有線基礎(chǔ)設(shè)施的支持，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)均由移動(dòng)主機(jī)構(gòu)成。每個(gè)節(jié)點(diǎn)地位平等，無(wú)需設(shè)置任何中心控制節(jié)點(diǎn)。每個(gè)主機(jī)的通信范圍有限，因此數(shù)據(jù)通過(guò)多個(gè)主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá)目的地（多跳）。主機(jī)同時(shí)還是路由器，擔(dān)負(fù)著尋找路由和轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的工作。 WSN就是由大量廉價(jià)微型的傳感器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)特殊的Adhoc網(wǎng)絡(luò)。Adhoc網(wǎng)絡(luò)（自組織網(wǎng)絡(luò)）5.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

在Ad

Hoc網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)兩個(gè)移動(dòng)主機(jī)在彼此的通信覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，它們可以直接通信。但是由于移動(dòng)主機(jī)的通信覆蓋范圍有限，如果兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的主機(jī)要進(jìn)行通信，則需要通過(guò)它們之間的移動(dòng)主機(jī)B的轉(zhuǎn)發(fā)才能實(shí)現(xiàn)。因此在Ad

Hoc網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)同時(shí)還是路由器，擔(dān)負(fù)著尋找路由和轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的工作。在Ad

Hoc網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)主機(jī)的通信范圍有限，因此路由一般都由多跳組成，數(shù)據(jù)通過(guò)多個(gè)主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá)目的地。故Ad

Hoc網(wǎng)絡(luò)也被稱為多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork，WSN）簡(jiǎn)稱無(wú)線傳感網(wǎng)，由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的大量的體積微小傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式實(shí)現(xiàn)信息感知和短距離傳輸任務(wù)，形成一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)。

WSN是物聯(lián)網(wǎng)的基本組成部分，可以將客觀物理世界與信息世界融合在一起，能夠改變?nèi)伺c自然界的交互方式，極大地?cái)U(kuò)展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的功能和人類認(rèn)識(shí)世界的能力。5.3.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成 WSN通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)（SensorNode）、匯聚節(jié)點(diǎn)（SinkNode）和管理節(jié)點(diǎn)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在檢測(cè)區(qū)域（SensorField）內(nèi)部或者附近，通過(guò)自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的形式多樣的傳感器，可以協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種檢測(cè)對(duì)象的信息，如所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波等信號(hào)信息，并將這些信息發(fā)布到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)指定范圍內(nèi)目標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤。傳感器節(jié)點(diǎn)：是一種微型嵌入式設(shè)備，由“傳感器模塊+處理器模塊+無(wú)線通信模塊+電源模塊+其它外圍電路”組成。

5.3.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成

傳感器節(jié)點(diǎn)：是一種微型嵌入式設(shè)備，由“傳感器模塊+處理器模塊+無(wú)線通信模塊+電源模塊+其它外圍電路”組成。

傳感器模塊：包括各種傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器，用于監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的眾多環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換，執(zhí)行控制器發(fā)來(lái)的各種命令。

處理器模塊：是節(jié)點(diǎn)的核心，用于完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、執(zhí)行通信協(xié)議和節(jié)點(diǎn)調(diào)度管理等工作。

無(wú)線通信模塊：負(fù)責(zé)和其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，包括數(shù)據(jù)的無(wú)線發(fā)送、接收和傳輸?shù)取?/p>

電源模塊：是所有電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)，電源模塊的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到節(jié)點(diǎn)的壽命，一般采用微型電池。

網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)關(guān)相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)員，負(fù)責(zé)管理節(jié)點(diǎn)認(rèn)證和消息緩沖，是有線和無(wú)線通信的橋梁，同時(shí)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、壓縮及異構(gòu)互聯(lián)。監(jiān)控中心：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和信息發(fā)布。

傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)沿著其他節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸，在傳輸過(guò)程中檢測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過(guò)多跳路由后到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)，最后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。5.3.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成用戶通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。5.3.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成

作用：合理的節(jié)點(diǎn)部署方案，可以提高網(wǎng)絡(luò)工作效率、優(yōu)化利用網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)可根據(jù)需求的變化改變活躍節(jié)點(diǎn)數(shù)量，動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度。此外，在某些節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障或能量耗盡失效時(shí)，可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重組，保證網(wǎng)絡(luò)性能不受大的影響。 WSN節(jié)點(diǎn)部署就是在指定的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ú贾脗鞲衅鞴?jié)點(diǎn)，以滿足某種特定需求。 一般通過(guò)一定的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用的算法有：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)部署算法、靜止節(jié)點(diǎn)部署算法、異構(gòu)/混合節(jié)點(diǎn)部署算法等。WSN節(jié)點(diǎn)部署：（1）動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò)（2）大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)（3）以數(shù)據(jù)為中心（4）廣播式通信（5）能量受限（6）硬件資源有限（7）無(wú)人值守（8）易受物理環(huán)境影響5.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（1）動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線傳感網(wǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可以隨處移動(dòng)；一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)因?yàn)殡姵啬芰亢谋M或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；一個(gè)節(jié)點(diǎn)也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，無(wú)線傳感網(wǎng)能夠適應(yīng)這種變化，使網(wǎng)絡(luò)具有可調(diào)性和重構(gòu)性。

5.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（2）大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)

為了獲取精確信息，在監(jiān)測(cè)區(qū)域通常部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成千上萬(wàn)，甚至更多。通過(guò)不同空間視角獲得的信息具有更大的信噪比；通過(guò)分布式處理大量采集的信息能夠提高監(jiān)測(cè)的精確度，降低對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器的精度要求；大量冗余節(jié)點(diǎn)的存在，使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性能；大量節(jié)點(diǎn)能夠增大覆蓋的監(jiān)測(cè)區(qū)域，減少洞穴或者盲區(qū)。 因此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要不是依靠單個(gè)設(shè)備能力的提升，而是通過(guò)大規(guī)模、冗余的嵌入式設(shè)備的協(xié)同工作來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性和工作質(zhì)量。5.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（3）以數(shù)據(jù)為中心

在WSN中，人們只關(guān)心某個(gè)區(qū)域某個(gè)觀測(cè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，而不會(huì)去關(guān)心具體某個(gè)節(jié)點(diǎn)的觀測(cè)值，以數(shù)據(jù)為中心的特點(diǎn)要求傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠脫離傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的尋址過(guò)程，快速有效的組織起各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息并融合提取出有用信息直接傳送給用戶。5.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（4）廣播式通信 在WSN中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大，采用廣播方式，可以加快傳播的范圍和速度，節(jié)省電力。5.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（5）能量受限 在WSN中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般采用電池供電，所以電池能量用完，這個(gè)節(jié)點(diǎn)則死亡失效，所以節(jié)能省電是WSN研究的一個(gè)重要課題。（可以充電，利用太陽(yáng)能自主獲取能源等）（6）硬件資源有限 受到價(jià)格、體積、功耗等限制，傳感器節(jié)點(diǎn)是一種微型嵌入式設(shè)備，因此其攜帶的處理器能力比較弱，存儲(chǔ)器容量比較小。5.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（7）無(wú)人值守、易受物理環(huán)境影響 首先，WSN特別適合部署在惡劣環(huán)境或人類不宜到達(dá)的區(qū)域；其次，在WSN中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模巨大，不可能人工監(jiān)管每個(gè)節(jié)點(diǎn)，WSN往往是在無(wú)人值守的狀態(tài)下工作，切易受到物理環(huán)境的影響。 這就要求傳感器節(jié)點(diǎn)非常堅(jiān)固，可靠性高，不易損壞，以適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。WSN的軟硬件必須具有較強(qiáng)的魯棒性和較高的容錯(cuò)性。

在確定采用WSN技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，首先面臨的問(wèn)題是采用哪種組網(wǎng)模式。WSN可以采用下面的組網(wǎng)模式。（1）扁平組網(wǎng)模式：所有節(jié)點(diǎn)角色相同，相互協(xié)作完成數(shù)據(jù)的交流和匯聚（2）基于分簇的層次型組網(wǎng)模式：分為普通傳感節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)，傳感節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)先發(fā)送到簇頭節(jié)點(diǎn)，再由簇頭節(jié)點(diǎn)匯聚到后臺(tái)，簇頭節(jié)點(diǎn)需要完成更多的工作，消耗更多的能量，要按需更換簇頭，避免簇頭節(jié)點(diǎn)因能量消耗過(guò)渡而死亡。（3）網(wǎng)狀網(wǎng)模式：在傳感器節(jié)點(diǎn)形成的網(wǎng)絡(luò)上增加一層固定的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)收集節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的信息通信，以及網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)融合。（4）移動(dòng)匯聚模式：使用移動(dòng)終端收集目標(biāo)區(qū)域的傳感數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)到后端服務(wù)器。5.3.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)1、組網(wǎng)模式

組網(wǎng)模式?jīng)Q定了網(wǎng)絡(luò)的總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但為了實(shí)現(xiàn)WSN的低能耗運(yùn)行，還需要對(duì)節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系的時(shí)變規(guī)律進(jìn)行細(xì)粒度控制。拓?fù)淇刂频哪康氖窃趯?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連通的同時(shí)保證信息的能量高效、可靠地傳輸。

目前主要的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)分為時(shí)間控制、空間控制和邏輯控制3種。5.3.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)2、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)間控制：控制每個(gè)節(jié)點(diǎn)睡眠工作的占空比，控制調(diào)度各節(jié)點(diǎn)睡眠的起始時(shí)間，讓節(jié)點(diǎn)交替工作。空間控制：通過(guò)控制節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，改變節(jié)點(diǎn)的連通區(qū)域，使 網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)不同的連通狀態(tài)，從而控制能耗、提高網(wǎng)絡(luò)容量。邏輯控制：通過(guò)鄰居表，將不理想的節(jié)點(diǎn)排除在外，從而形成更穩(wěn)固、可靠和強(qiáng)健的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。5.3.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)2、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

媒體訪問(wèn)控制和鏈路控制可以解決無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中普遍存在的沖突和丟失問(wèn)題，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的狀態(tài)控制臨近節(jié)點(diǎn)、乃至網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的信道訪問(wèn)方式和順序，從而達(dá)到高效利用網(wǎng)絡(luò)容量、減低能耗的目的。 WSN中的數(shù)據(jù)流向與Internet相反。在Internet中，終端設(shè)備主要從網(wǎng)絡(luò)上獲取信息；而在WSN中，終端設(shè)備是向網(wǎng)絡(luò)提供信息。因此，WSN網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的設(shè)計(jì)有自己的獨(dú)特要求。由于WSN對(duì)能量效率有苛刻的要求，研究人員通常利用媒體訪問(wèn)控制的跨層服務(wù)來(lái)選擇轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)流向。5.3.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)3、媒體訪問(wèn)控制和鏈路控制無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧WSN的通信協(xié)議棧包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，如右圖所示，與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧的五層協(xié)議相對(duì)應(yīng)。另外，協(xié)議棧還包括能量管理平臺(tái)、移動(dòng)管理平臺(tái)和任務(wù)管理平臺(tái)。這些管理平臺(tái)使得傳感器節(jié)點(diǎn)能夠按照能源高效的方式協(xié)同工作，在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并支持多任務(wù)和資源共享。5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 WSN的數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層都有反映自身特點(diǎn)的協(xié)議。在WSN中，數(shù)據(jù)鏈路層用于構(gòu)建底層的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，控制無(wú)線信道的合理使用，確保點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的可靠連接；網(wǎng)絡(luò)層則負(fù)責(zé)路由的查找和數(shù)據(jù)包的傳送。5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1、物理層協(xié)議在WSN中，物理層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畹讓?，向下直接與傳輸介質(zhì)相連，物理層協(xié)議是各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)時(shí)必須遵循的底層協(xié)議。物理層具有如下功能：為終端設(shè)備傳送數(shù)據(jù)提供物理通道；承載數(shù)據(jù)傳輸，提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；具有一定的管理能力，進(jìn)行信道狀態(tài)評(píng)估、能量檢測(cè)、收發(fā)管理以及物理層屬性管理。5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議物理層具有如下功能：為終端設(shè)備傳送數(shù)據(jù)提供物理通道，數(shù)據(jù)通路可以是一種物理介質(zhì)，也可以是多種物理介質(zhì)連接而成；WSN可以通過(guò)各種介質(zhì)進(jìn)行通信，常見(jiàn)的通信介質(zhì)主要包括電磁波和聲波。電磁波是最主要的無(wú)線通信介質(zhì)，而聲波一般僅用于水下無(wú)線通信。根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)，又可以分為無(wú)線電波、微波、紅外線以及光波（光通信）等。物理層主要用來(lái)承載數(shù)據(jù)傳輸，提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，物理層應(yīng)該能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，還必須提供足夠的帶寬，減小信道擁塞；物理層必須有一定的管理能力，進(jìn)行信道狀態(tài)評(píng)估、能量檢測(cè)、收發(fā)管理以及物理層屬性管理。5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

MAC：MediumAccessControl，媒體訪問(wèn)控制，主要解決對(duì)于一個(gè)共享信道，當(dāng)信道的使用發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)沖突時(shí)，如何采用有效的協(xié)調(diào)機(jī)制或服務(wù)準(zhǔn)則來(lái)分配信道的使用權(quán)的問(wèn)題。

MAC協(xié)議處于數(shù)據(jù)鏈路層，是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的底層部分，主要用于節(jié)點(diǎn)間鏈路的建立，為數(shù)據(jù)的傳輸建立連接，保證所有的節(jié)點(diǎn)可以公平、合理、有效地利用有限的帶寬和共享通信資源。另外，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能也由MAC層實(shí)現(xiàn)。 MAC協(xié)議對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有較大的影響，是保證網(wǎng)絡(luò)高效通信的關(guān)鍵協(xié)議之一。

5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2、MAC協(xié)議（1）MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)原則 WSN與現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（AdHoc，移動(dòng)電話通信網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙技術(shù)等）有很大的區(qū)別，如下表所示，導(dǎo)致已有網(wǎng)絡(luò)中的許多技術(shù)并不能直接應(yīng)用到WSN中。5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2、MAC協(xié)議5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2、MAC協(xié)議WSN無(wú)線AdHoe網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境事件，檢測(cè)區(qū)域的事件可以激活WSN無(wú)感知行為，網(wǎng)絡(luò)通信由用戶應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)尺寸微小節(jié)點(diǎn)較大（如PDA、LAPTOPS等）節(jié)點(diǎn)電能有限有固定的電能供給節(jié)點(diǎn)成本低節(jié)點(diǎn)成本較高

節(jié)點(diǎn)部署一次成形，節(jié)點(diǎn)維護(hù)與失效處理困難節(jié)點(diǎn)維護(hù)相對(duì)方便，節(jié)點(diǎn)供電可以更換電池節(jié)點(diǎn)壽命與節(jié)點(diǎn)附帶的電池有關(guān)節(jié)點(diǎn)電池可以更換節(jié)點(diǎn)密度高，冗余度大低密度、低冗余短距離通信（3～30m）長(zhǎng)距離傳輸（10～500m）節(jié)點(diǎn)處理能力和存儲(chǔ)能力有限節(jié)點(diǎn)處理能力、存儲(chǔ)能力較強(qiáng)節(jié)點(diǎn)周期性處于工作、休眠狀態(tài)節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)間監(jiān)聽(tīng)無(wú)線信道以數(shù)據(jù)為中心的通信方式；數(shù)據(jù)包目的根據(jù)采集的數(shù)據(jù)屬性而定

用戶間根據(jù)需求進(jìn)行通信非連續(xù)通信，只在檢測(cè)到數(shù)據(jù)時(shí)才進(jìn)行通信大部分持續(xù)通信，如多媒體數(shù)據(jù)流低帶寬（1～250Kbps）

高帶寬（如IEEE802．1lx達(dá)到1～54Mbps）網(wǎng)絡(luò)操作面向任務(wù)

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行面向應(yīng)用（1）MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)原則

在WSN的設(shè)計(jì)中主要根據(jù)7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)：高性能、高可擴(kuò)展性、高自適應(yīng)性、簡(jiǎn)單、節(jié)能、對(duì)上層協(xié)議的良好支持和安全性。 其中節(jié)能是最主要的設(shè)計(jì)原則。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)由電池供電，受環(huán)境和其他條件的限制，節(jié)點(diǎn)的電池能量通常難以進(jìn)行補(bǔ)充。MAC協(xié)議直接控制節(jié)點(diǎn)的節(jié)能問(wèn)題，即讓傳感器節(jié)點(diǎn)盡可能處于休眠狀態(tài)，以減少能耗。 可擴(kuò)展性(Scalability)WSN中的節(jié)點(diǎn)在數(shù)目和分布密度、位置方面很容易發(fā)生變化，或者由于節(jié)點(diǎn)能量耗盡，新節(jié)點(diǎn)的加入引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。設(shè)計(jì)MAC協(xié)議時(shí)也應(yīng)具有可擴(kuò)展性，以適應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性：。5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2、MAC協(xié)議（2）MAC協(xié)議的分類

目前研究者已經(jīng)提出了很多MAC層設(shè)計(jì)的建議方案和MAC協(xié)議，但還沒(méi)有統(tǒng)一的分類方式。根據(jù)節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)信道的方式，可以將WSN的MAC協(xié)議分為以下3類：

★基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議

★基于調(diào)度算法的MAC協(xié)議

★非碰撞的MAC協(xié)議5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2、MAC協(xié)議（2）MAC協(xié)議的分類

★基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議

“競(jìng)爭(zhēng)”的含義是連接到信道上的節(jié)點(diǎn)遵循某種規(guī)則競(jìng)爭(zhēng)信道，得到使用權(quán)的節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行通信?；诟?jìng)爭(zhēng)的MAC層協(xié)議還有CSMA/CA、S-MAC、T-MAC、WiseMAC和B-MAC等。

CSMA/CA（帶沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)方式）是典型的基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議。傳輸之前，先偵聽(tīng)介質(zhì)中是否有使用同一信道的載波存在，若不存在說(shuō)明信道空閑，將直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)；若系統(tǒng)檢測(cè)到存在載波，則在隨機(jī)退避一段時(shí)間后重新檢測(cè)信道，退避的時(shí)間長(zhǎng)短由具體的協(xié)議指定。5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2、MAC協(xié)議（2）MAC協(xié)議的分類

★基于調(diào)度算法的MAC協(xié)議 為了解決競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議帶來(lái)的沖突，研究人員提出了基于調(diào)度算法的MAC協(xié)議。在傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)之前，根據(jù)某種調(diào)度算法把信道進(jìn)行劃分，這樣多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)就可以通過(guò)使用不同的信道無(wú)沖突地同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)了。比如TDMA算法。

5.3.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2、MAC協(xié)議（2）MAC協(xié)議的分類

★非碰撞的MAC協(xié)議

非碰撞的MAC協(xié)議在理論上能完全避免碰撞沖突從而可以保證實(shí)時(shí)性。流量自適應(yīng)介質(zhì)訪問(wèn)(TRAMA)協(xié)議就是一個(gè)高能效的，非碰撞無(wú)沖突的MAC協(xié)議。 TRAMA協(xié)議是將時(shí)間分成連續(xù)時(shí)隙，用基于各節(jié)點(diǎn)流量信息的分布式選舉算法來(lái)決定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)可以在某個(gè)特定的時(shí)隙傳輸，以此來(lái)達(dá)到一定的吞吐量和公平性。

同時(shí)，通過(guò)避免把時(shí)隙分配給無(wú)流量的節(jié)點(diǎn)，并讓非發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)達(dá)到節(jié)省能量的目的。但是TRAMA