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淺談傳感器中的位置傳感

2018年09月24日 10:28 作者:工程師譚軍 用戶評(píng)論(0
  傳感器
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  傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
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  傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展,讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官,讓物體慢慢變得活了起來(lái)。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
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  主要作用
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  人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺(jué)器官。
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  而單靠人們自身的感覺(jué)器官,在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況,就需要傳感器。因此可以說(shuō),傳感器是人類五官的延長(zhǎng),又稱之為電五官。
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  新技術(shù)革命的到來(lái),世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中,首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
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  在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài),并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說(shuō),沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
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  在基礎(chǔ)學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到fm的粒子世界,縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化,短到 s的瞬間反應(yīng)。此外,還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁場(chǎng)等等。顯然,要獲取大量人類感官無(wú)法直接獲取的信息,沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙,首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難,而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn),往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。
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  傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域??梢院敛豢鋸埖卣f(shuō),從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目,都離不開各種各樣的傳感器。
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  由此可見,傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用,是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái),傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍,達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。
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  主要特點(diǎn)
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  傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代,而且還可能建立新型工業(yè),從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的,已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器。
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  傳感器的組成
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  傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成。
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  敏感元件直接感受被測(cè)量,并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào);轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);變換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制;轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。
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  主要功能
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  常將傳感器的功能與人類5大感覺(jué)器官相比擬:
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  光敏傳感器——視覺(jué)
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  聲敏傳感器——聽覺(jué)
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  氣敏傳感器——嗅覺(jué)
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  化學(xué)傳感器——味覺(jué)
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  壓敏、溫敏、
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  流體傳感器——觸覺(jué)
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  敏感元件的分類:
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  物理類,基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。
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  化學(xué)類,基于化學(xué)反應(yīng)的原理。
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  生物類,基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。
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  通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類(還有人曾將敏感元件分46類)。

  本文主要講述位置傳感器,主要包含以下內(nèi)容:

  位置傳感器概述

  位置傳感器的作用

  位置傳感器的回傳數(shù)據(jù)

  位置傳感器

  位置傳感器概述

  Android平臺(tái)提供了兩個(gè)傳感器用于確定設(shè)備的位置,這兩個(gè)傳感器是磁場(chǎng)傳感器和方向傳感器。Android平臺(tái)還提供了測(cè)量設(shè)備正面到某一個(gè)鄰近物體距離的傳感器(鄰近傳感器)。磁場(chǎng)傳感器和鄰近傳感器是基于硬件的傳感器。大多數(shù)Android手機(jī)和平板電腦都有磁場(chǎng)傳感器。而鄰近傳感器通常在手機(jī)中很常見。因?yàn)榭梢杂迷搨鞲衅鳒y(cè)試接聽電話時(shí)手機(jī)屏幕離臉有多遠(yuǎn)??梢钥梢栽谫N近耳朵接聽電話時(shí)完成某些工作。方向傳感器是基于軟件的,該傳感器的回傳數(shù)據(jù)來(lái)自加速度傳感器和磁場(chǎng)傳感器。

  位置傳感器的作用

  位置傳感器對(duì)于確定設(shè)備在真實(shí)世界中的物理位置非常有用。例如,可以組合磁場(chǎng)傳感器和加速度傳感器測(cè)量設(shè)備相對(duì)于地磁北極的位置,還可以利用方向傳感器確定當(dāng)前設(shè)備相對(duì)于自身參照系的位置。

  磁場(chǎng)傳感器和方向傳感器都返回值3個(gè)值(SensorEvent.values),而鄰近傳感器只返回1個(gè)值。

  方向傳感器

  SensorEvent.values[0]:

  繞著Z軸旋轉(zhuǎn)的角度。如果Y軸(正常拿手機(jī)的方向)正對(duì)著北方,該值是0,如果Y軸指向南方,改值是180,Y軸指向東方,該值是90,如果Y軸指向西方,該值是270。

  SensorEvent.values[1]

  繞著X軸旋轉(zhuǎn)的度數(shù)。當(dāng)從Z軸正方向朝向Y軸正方向,改值為正值。反之,為負(fù)值。該值在180至-180之間變動(dòng)。

  SensorEvent.values[2]

  繞著Y軸旋轉(zhuǎn)的度數(shù)。當(dāng)從Z軸正方向朝向X軸正方向,改值為正值。反之,為負(fù)值。該值在180至-180之間變動(dòng)。

  磁場(chǎng)傳感器

  SensorEvent.values[0]

  沿著X軸的磁力(μT,millitesla)

  SensorEvent.values[1]

  沿著Y軸的磁力(μT,millitesla)

  SensorEvent.values[2]

  沿著Y軸的磁力(μT,millitesla)

  鄰近傳感器

  SensorEvent.values[0]

  手機(jī)正面距離鄰近物理的距離(CM)

  實(shí)戰(zhàn)

  以位置傳感器為例:

  OnResume注冊(cè)監(jiān)聽

  mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY), SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);

  OnPause反注冊(cè)

  mSensorManager.unregisterListener(this);


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