天线
RFID芯片
RFID系统组成
电子标签的结构
电子标签外观
2.6.2 RFID系统原理 每个RFID芯片中都有一个全球唯一的编码；在为物品贴上RFID标签后， 需要在系统服务器中建立该物品的相关描述信息，与RFID编码相对应。 当用户使用RFID阅读器对物品上的标签进行操作时，阅读器天线向标签 发出电磁信号，与标签进行通信对话，标签中的RFID编码被传输回阅读器， 阅读器再与系统服务器进行对话，根据编码查询该物品的描述信息。 RFID标签分为有源和无源标签，有源标签采用电池供电，工作时与阅读 器的距离可以达到10m以上，但成本较高，应用教少；目前实际应用中多采 用无源标签，依靠从阅读器发射的电磁场中提取能量来供电，工作时与阅读 器的距离大约在1m左右。
一种车用电容式压力传感器
Honeywell 24PC 压力传感器及其内部结构
2.1.3 湿度传感器
湿度传感器主要包括电阻式和电容式两个类别。 电阻式湿度传感器也成为湿敏电阻，利用氯化锂，碳，陶瓷等材料的 电阻率的湿度敏感性来探测湿度。
电容式湿度传感器也称为湿敏电容，利用材料的介电系数的湿度敏感 性来探测湿度。
光传感器的不同种类可以覆盖可见光，红外线（热辐射），以及紫外线等波 长范围的传感应用。
光敏电阻结构图与实物
光敏三极管
集成光传感器
2.1.5 霍尔（磁性）传感器 霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁性传感器。霍尔效应是指：把一 个金属或者半导体材料薄片置于磁场中，当有电流流过时，由于形成电流的 电子在磁场中运动而收到磁场的作用力，会使得材料中产生与电流方向垂直 的电压差。可以通过测量霍尔传感器所产生的电压的大小来计算磁场的强度。
物联网概论
物联网感知层技术
传感器是各种信息处理系统获取信息的一个重要途径。在物联网中传感器 的作用尤为突出，是物联网中获得信息的主要设备。
作为物联网中的信息采集设备，传感器利用各种机制把被观测量转换为一 定形式的电信号，然后由相应的信号处理装置来处理，并产生响应的动作。 2.1 常见传感器简介 常见的传感器包括温度，压力，湿度，光电，霍尔磁性传感器，等等。
CPU
2.3.2 智能温湿度传感器 下面显示的是 Sensirion公司推出的SHT11/15温湿度智能传感器的外形， 引脚，以及内部框图。
2.3.3 智能液体浑浊度传感器
下面显示的是Honeywell公司推出的AMPS-10G型智能液体浑浊度传感器 的外形，测量原理，以及内部框图。
数据采集方式的发展过程
数据采集方法 数据手工采集
数据自动采集
条形码
一维条形码
二维条形码
磁卡
IC卡
射频标签RFID
2.5 一维与二维条码 条形码是一种信息的图形化表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用 相应的扫描设备把其中的信息输入到计算机中。条形码分为一维条码和二维 条码，下面分别介绍。
1. 一维条形码
条形码或者条码（barcode）是将宽度不等的多个黑条和空白，按一定的 编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的一维条形码是由黑 条（简称条）和白条（简称空）排成平行线图案。条形码可以标出物品的生 产国、制造厂家、商品名称、生产日期以及图书分类号、邮件起止地点、类 别、日期等信息，因此在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等很多 领域得到了广泛的应用。
2009年12月10日，我国铁道部对火车票进行了升级改版。新版火车票明显的 变化是车票下方的一维条码编程二维防伪条码，火车票的防伪能力增强。进 站口检票时，检票人员通过二维条码识读设备对车票上的二维条形码进行识 读，系统自动辨别车票的真伪并将相应信息存入系统中。下面给出了我国使 用的一维条形码与二维条形码火车票的比较。
热敏 电阻
半导体温度 传感器
温差电偶
下面介绍铂电阻温度传感器的原理与特性
铂电阻温度传感器是一种用途广泛的高精度温度传感器具有温度敏感性，其 外观以及典型电阻-温度特性如下图所示
如上图中的电阻-温度特性曲线所示，铂电阻在很宽的温度范围内，其电阻 与温度具有良好的线性特性，非常适合作为温度传感器来使用。对于PT100 系列铂电阻温度传感器，在0~850℃范围内，电阻阻值与温度的关系为
2.2.3 微机电气体流速传感器 以下图片中的气体流速传感器可以用于空调等设备的监测与控制。
气体流速传感器显微照片
气体流速传感器结构图
无气流时的温度分布
有气流时的温度分布
2.3 智能传感器 智能传感器（smart sensor）是一种具有一定信息处理能力的传感器，目 前多采用把传统的传感器与微处理器结合的方式来制造。 如下图所示，在传统的传感器构成的应用系统中，传感器所采集的信号通 常要传输到系统中的主机中进行分析处理；而由智能传感器构成的应用系统 中，其包含的微处理器能够对采集的信号进行分析处理，然后把处理结果发 送给系统中的主机。
磁卡（magnetic card）：一种卡片状的磁性记录介质，利用 磁性载体记录字符与数字信息，用来识别身份或其他用途。
• IC卡（integrated circuit card）：也叫做智 能卡（smart card），它是通过在集成电路 芯片上写的数据来进行识别的。IC卡与IC 卡读写器，以及后台计算机管理系统组成 了IC卡应用系统。
一维条形码
条形码扫描器
2. 二维条形码
通常一维条形码所能表示的字符集不过10个数字、26个英文字母及一些特 殊字符，条码字符集最大所能表示的字符个数为128个ASCII字符，信息量非常 有限，因此二维条形码诞生了。
二维条形码是在二维空间水平和竖直方向存储信息的条形码。它的优点是 信息容量大，译码可靠性高，纠错能力强，制作成本低，保密与防伪性能好。 以常用的二维条形码PDF417码为例，可以表示字母、数字、ASCII字符与二进 制数；该编码可以表示1850个字符/数字，1108个字节的二进制数，2710个压 缩的数字；PDF417码还具有纠错能力，即使条形码的某个部分遭到一定程度 的损坏，也可以通过存在于其他位置的纠错码将损失的信息还原出来。
读/写
无线通 信
最好
有
很好
最长
较高
RFID标准之争
• 目前，世界一些知名公司各自推出了自己的很多标准，这 些标准互不兼容，表现在频段和数据格式上的差异，这也 给RFID的大范围应用带来了困难。 • 目前全球有两大RFID标准阵营：欧美的Auto-ID Center与 日本的Ubiquitous ID Center（UID）。 • 欧美的EPC标准采用UHF频段，为860MHz～930MHz， 日本RFID标准采用的频段为2.45GHz和13.56MHz；日本 标准电子标签的信息位数为128位，EPC标准的位数则为 96位。
2.6 RFID RFID 的全称为 Radio Frequency Identification， 即射频识别，俗称电子 标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，主要用来为各种物 品建立唯一的身份标识，是物联网的重要支持技术。 2.6.1 系统组成 RFID 的系统组成包括：电子标签，读写器（阅读器），以及作为服务器 的计算机。其中，电子标签中包含RFID芯片和天线，如下图所示。
RFID标准分类：
技术标准、数据标准、性能标准、应用标准
• • • • ISO18000系列含括了有源和无源RFID技术标准，主要是基于物品管理的 RFID空中接口参数。 ISO 17363 至17364 是一系列物流容器识别的规范，它们还未被认定为标准。 ISO 14443和ISO 15693标准在1995年开始操作，其完成则是在2000年之后， 二者皆以13.56MHz交变信号为载波频率。ISO 15693读写距离较远，而ISO 14443读写距离稍近，但应用较广泛。目前的第二代电子身份证采用的标准 是ISO 14443 TYPE B协议。ISO 14443定义了TYPE A、TYPE B两种类型协 议，通信速率为106kbit/s。 ISO 14443-3规定了TYPE A和TYPE B的防冲撞机制。 ISO 15693采用轮寻机制、分时查询的方式完成防冲撞机制。 ISO技术委员会及联合工作组TC104/SC4主要处理有关ISO/IEC贸易应用方面， 如货运集装箱及包装，制定了 RFID电子封条 (ISO 18185)、集装箱标签(ISO 10374)和供应链标签 (ISO 17363)等标准。
R (t ) R0 1 A t B t
其中
R 0 1 0 0 , A 3 .9 0 8 3 1 0
3
2

7
C , B 5 .7 7 5 1 0
C
2.1.2 压力传感器 常见的压力传感器在受到外部压力时会产生一定的内部结构的变形或 位移，进而转化为电特性的改变，产生相应的电信号。
各种形状
RFID与其他方式的比较
信息 载体
信息量
读/写性
读取 方式
保密性
智能化
抗干扰 能力
寿命
成本
条 码/二 维码
纸、塑料薄 膜、金属表 面
小
只读
CCD或 激光束 扫描
差
无
差
较短
最低
磁卡 IC卡
பைடு நூலகம்
磁条 EEPROM
中 大
读/写 读写
扫描 接触
中等 好
无 有
中 好
长 长
低 高
RFID卡
EEPROM
大
一种电阻式陶瓷湿敏传感器结构图
一种电容式湿敏传感器结构图
几种湿度传感器
2.1.4 光传感器 光传感器可以分为光敏电阻以及光电传感器两个大类。 光敏电阻主要利用各种材料的电阻率的光敏感性来进行光探测。 光电传感器主要包括光敏二极管和光敏三极管，这两种器件都是利用半导体 器件对光照的敏感性。光敏二极管的反向饱和电流在光照的作用下会显著变大， 而光敏三极管在光照时其集电极、发射极导通，类似于受光照控制的开关。此 外，为方便使用，市场上出现了把光敏二极管和光敏三极管与后续信号处理电 路制作成一个芯片的集成光传感器。