开发者学习笔记【阿里云物联网助理工程师认证（ACA）：传感器架构及原理（一）】
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传感器架构及原理（一）
内容介绍
一、课程目录
二、传感器架构及原理
三、 传感器技术发展
四、传感器的组成
五、传感器的工作原理
六、超声波传感器工作原理
七、湿度传感器的工作原理
学习完本章课程之后，你能够了解传感器架构及原理，掌握传感器功能和特性，发展器分类掌握物联网操作系统的定义义及常用的物联网操作系统，我们会着重给大家介绍由阿里云创新研发的阿里包的内核架构及功能组件。
一、课程目录
本章的学习内容为物联网版存层技术介绍，主要是4个方面，第一方面是传态器，第二方面是单片机，第三是物联网操作系统，第四是AliOS制，现在我们开始传感器的学习，首先，我们给大家讲解传感器架构及原理。
二、传感器架构及原理
什么是传感器？传感器英文名字叫做也称为Senor。翻译成汉语的话，就是换能器，它是一个能够感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可输出信号的器件装置。
比如我们生车辆温度的温度计的温度，还有噪声，空气污染等等。这些测量器具都是我们所说的传感器的组成材料，大家可以分为两种，一种是敏感材料，另外一种是辅助材料，敏感材料是传感器的一个核心，它决定了我们传感器的作用机理，也就是说，传感器的主要功能由敏感材料决定。
敏感材料它的品种非常多，性能也要求特别严格，按照敏感材料的财税分类，可以划分为半导体材料，敏感陶瓷材料，金属与核金材料，无机材料，有机材料，深化材料等。
举个例子，比如在电影里面我们看到的建建的材料有很多种，比如，你可以用一个铁做成的铁建，也可以用木头制成的木头键，在高科技电影里面，我们还有激光键，木头铁激光，这就是我们建的一个材质，同理敏感材料，它的选材也可以分成多种，只要这种材料能够感知规定的被测量就可以，你可以使用半导体材料，你也可以使用金属核心材料，只这种材料能够感知外部被测量量的变化即可。就像国家领导人说的，黑猫白猫，人抓住老鼠就是好猫，你只要能够抓住老鼠，你可以用黑颜色的猫，这个敏感材料，只要这种材料能够赶知我们规定的被测量，那么它就可以作为我们敏感材料的一个选择。
接下来我们介绍一下辅助材料，辅助材料是传感器不可缺少的组成部分，我们还是以刚开始例子来进行说明，我们要有一个剑鞘，那么剑鞘是不是不可缺少的组成部分，没有剑鞘的话，就把这在外面换来换去，很容易伤到自己，也很容易伤害到别人。
同理也是一样，传感器的辅助材料，它会对传感器起到非常重要的影响，比如反感性的特性，稳定性，可靠性和寿命，比如传感器在辐射比较大的环境下工作，我们就需要在传感器外层给它套上一个罩子来减少辐射对传感器的损害，就需要具有抗核辐射的一个功能。比如，如果这个传感器是在电池比较强的环境下工作，那么我们就需要有一个抗电池干扰的材料来减少电池对传感器的干扰，所以我们使用传感器的时候，应该根据传感器的不同应用场所，去选择符合特殊要求的辅助材料。
我们再取一个非常直观的例子：人，你在高温下工作或者高温下外出，当你需要穿防晒，防晒霜，假如你从事的是海底打捞行业，那么你需要穿上抗压力服等等，涂防晒霜，穿抗压力服主要就是为了保护人的生命安全，辅助材料。
传感器抗辐射，抗电池干扰，抗氧化，保证了传感器的稳定性，可靠性和寿命，我们来看一下电阻应变器，传感器的材料，它的主要材料是电阻敏感商洁剂和引出现像电阻敏等。
山材料属于敏感材料基底张洁剂和引出现时辅助材料。这张图是将电阻应变器构成的四种材料给它拆分开来，像一就是我们的电阻敏感材料，也就说是说，是覆盖层，材料感受到的数据由迁引线防导出来，这个就是我们电阻应编器的的主要结构。
三、传感器技术发展
传感器技术发展主要是三个阶段，第一个阶段是结构性传感器，第二个阶段是固体性传感器，第三个阶段是智能性传感器，结构性传感器利用结构参量变化来感受和转化信号及以结构为基础，利用某些物理规律来感受被测量，并将其转广为电信号实现测量的传感器，这种传感器，它是基于某种结构的变化的一个传感器，根据它的形状获得尺寸的变化来感受背测两辆，然后将这个转换为电信号，当被测压可以作用在电轮视敏感原件的动机板上时，它会引起电容间隙的变化，导致电动值的变化，从而实现对压力的测量，这类传感器的特点是传感器的工作原理是以传感器中原件相对位置变化或者形状的变化等引起的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。不同材料构成的结构型传感器，由于它的材料不一样，导致它的物理规律也不一样，主要是基于构成结构性传感器的物质特性来决定的，固体型传感器也称为物性型传感器，这种传感器主要由半导体边界去磁性材料等固体元件构成，是利用材料的某些特性制成的，欧姆定律等基于转换元件的物理特性发生变化而实现信号转换的一种状感器，如利用电热效应光敏效应分别制成热电藕传感器或传感器光敏传感器等固体型传感器，它是利用材料的某些特性制成的，也就是说，你这个材料形状发生了变化，比如有一米长，那我把它成10cm，或者说1cm，形状原来是正方形，我现在把它变成三角形，变化了之后，它是不受影响的，因为它是基于它本身的一些特性来构成的，比如水，你把它放在盒子里面，它也是水，你把它放在碗里面，它也是水，盒子和碗，它的形状都发生了变化，所以说它不存在显著的结构特征，也就无所谓结构变化。
所以这类传感器通常具有响应快的特点，又因为它多以半导体为敏感材料，所以它容易集成小型化，智能化，这对于危机计算机接口是非常有利的，所以半导体传感器以及一切利用英环境变化而导致本身性能发生变化的金属，半导体，陶瓷合金等制成的传感器都属于物性型传感器。
智能型传感器，它是具有信息处理功能的传感器，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，有一定的人工智能，这种传感器，它带有微处理机，具有采集，处理，交换信息的能力是传感器集成化与微处理机相结合的产物，什么是微处理机？微处理机是具备一定数据保存和运算能力的机器，你可以把它理解为计算机，笔记本，台式电脑等等，把这个危机和他的传感器部分结合到一块，就编程到我们智能型状态器，在数据采集的时候，就可以马上对数据进行一定的处理，不需要等到将数据上传到数据采集中心再去处理，所以说，它这种智能型传感器对于数据的处理具有实时性，两够快速响应关键环境的变化，像下面这个温湿度显示的一个小设备，它可以实时的采集当前环境的一个温度，湿度，并将其显示在屏幕上。如果温度适中，湿度适中，它会显示一个点，以上就是我们传感器技术的一个发展历程，主要是经过了结构性传感器，互体性传感器及正常性传感器。
