基于MEMS技术的无线传感器网络
基于MEMS的结构振动无线传感器研究
（ ｃ ｏｌ ｆ ｐｉａ ａｄＥ ｅｔ ｎｃＩｆｒ ｔ ｎ ｎｖｒｉ Ｓｈ ｏ ｏ ｔ ｌ ｎ ｌ ｒ ｉ ｎ ｍａ ｏ ，Ｕ ｉ ｓｙ Ｏ ｃ ｃｏ ｏ ｉ ｅ ｔ ｏ ｈｎ ｈ ｉｏ ｃ ｎ ｅａｄＴ ｃｎ ｌｇ ， ｈｎ ｈ ｉ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ ｆ ａｇ ａ ｆ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ９ ， ｈｎ ） Ｓ ｒ ｅ ｏ
验研究。 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图 １ Ｍ ＭＳ Ｅ 加速度计外形 图
１ ＭＥ Ｓ微 加 速 度计 原 理 Ｍ
如图 １ 示 ， （ 所 ２轴 Ｘ方 向 ， Ｙ方 向 ） Ｍ ＭＥ Ｓ微加 速 度 计实际上 是一块 芯 片 （ 几何 尺 寸 ３ ｍ × ｍ × ｍ ３ｍ
２ ｍ） 内嵌信号处理 电路 ， ａ ｒ ， 采用表面微加Ｔ 艺制 备 。内部构造如图 ２所示 ， 主要 ｒ质量块 （ ｆ １ 硅蕈材 料） 和感应器（ 差动电容 ） 组成。质量块通过弹性铰 链 固定在外壳 卜 。当传感器在 ｘ方向承受动载荷 ， 质量块在惯性作用下将沿 一 ｘ方向偏移 ， 从而引起
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｂ ａ ｉ ｎ Ｍ ｏ ｉ ｒ Ｗ ｉｅｅ ｓＳ ｎ ｏ ａ ｅ ｎ Ｍ ＥＭ Ｓ ｔ ｄ ｎ Ｓ ｒ ｃｕ ｅ Ｖｉ ｒ ｔｏ ｎ ｔ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒｂ ｓ ｄ ｏ ｏ
ＳＵＮ — ｏ， Ｙｕ ｇｕ ＺＨＯＵ ａ — ｏ ｇ Ｘｉｏ ｈ ｎ
２ 无 线 振 动 传 感 器 架构
如 ３所示 ， 线振 动传感 器 分为 ４部分 ： 无 检测
维普资讯
基 ＿Ｍ Ｍ ｆ Ｅ Ｓ的结构振动无线传感器研究
单元 、 处 单 元 、 微 尤线传输 单元 与动力单 （ 电 源 ）其 巾 ， 测 元 振 动 传 感 器 采 用 美 Ａ Ｉ 。 检 Ｄ 公 司的 Ａ Ｘ ２ ２ Ｅ刑 Ｍ Ｍ Ｄ Ｌ０Ａ Ｅ Ｓ微 加 速 度 计 ， 输 出 它 Ｐ ＷＭ（ 冲宽度 调制 ） 号， 空 比与 待测 力Ｉ 度成 脉 信 Ｉ 速 正比。微 处理 单厄（ Ｃ ） Ｍ Ｕ 采用 内嵌 ６路 Ａ Ｄ 的 ／ Ｐ Ｉ Ｃ小Ｊ 寸贴片式 单片机 ， 利用 Ｉ Ｓ Ｐ接 『将 Ｋ ｉＣ １ ｅ — ｌ
基于MEMS技术的智能传感器研究
基于MEMS技术的智能传感器研究近年来，随着科技的不断发展，MEMS（微机电系统）技术也逐渐成为了一种热门的关注点。
传感器则是MEMS技术领域中的一个重要研究方向，无论是工业制造、环境监测还是智能家居等领域，传感器都扮演着不可或缺的角色。
基于MEMS技术的智能传感器则是更加先进的一种产品，它具有更高的精度和更快的响应速度。
本文将围绕基于MEMS技术的智能传感器展开探讨。
一、MEMS技术介绍MEMS技术是指利用微纳米加工技术将传感器、执行器、电子器件、微机电系统及其它微系统元件制造在一个芯片上的技术。
MEMS技术与传统技术相比，具有尺寸小、重量轻、功耗低、可靠性高、响应速度快等优点，具有广泛的应用前景。
二、基于MEMS技术的智能传感器基于MEMS技术的智能传感器相比于传统的传感器来说有很大的进步。
首先，基于MEMS技术的智能传感器尺寸更小，更适用于一些狭小的挑战环境，数字技术实现还允许传感器更准确地进行数据的处理、计算和控制，进一步提高了传感器的精度和性能，同时还可避免传统模拟传感器所存在的潜在误差等问题。
此外，基于MEMS技术的智能传感器还能利用数字信号处理技术实时监测周围环境状况并分析数据，以此来判断检测物是否达到设定的标准和区分异常数据，比如不规律的震动、频繁的温度变化等，这样可以使得传感器具有更广泛的适用性，在智能物联网、无人驾驶等领域也能良好发挥作用。
三、应用于物联网随着物联网技术的不断发展，基于MEMS技术的智能传感器已经逐渐应用于其系统。
物联网作为下一个科技革命的重要基础，需要更多基于MEMS技术的智能传感器来支持，使其成为一个智能的、自我交互、协调的传感器网络、实现互联互通，提高资源利用效率和产业效益。
四、应用于无人驾驶基于MEMS技术的智能传感器还广泛应用于无人驾驶领域。
无人驾驶车辆需要通过传感器来感知周围环境的情况，比如超声波传感器、摄像头、激光雷达等，基于MEMS技术的智能传感器可以大幅度提高无人驾驶的检测精度和反应速度，从而避免并减少交通事故的发生，保障行车安全，实现真正的智能交通。
建筑工程检测新技术的应用与发展
建筑工程检测新技术的应用与发展建筑工程检测是建筑工程施工过程中非常重要的一环，它可以保证建筑工程的质量和安全。
随着科技的发展和进步，建筑工程检测也迎来了新技术的应用与发展，这些新技术为建筑工程检测提供了更加高效、精准和可靠的手段。
本文将就建筑工程检测新技术的应用与发展进行详细介绍，并分析其对建筑工程质量和安全的影响。
一、无损检测技术的应用与发展无损检测技术是建筑工程中常用的一种检测手段，它可以通过不损坏被测物体的表面，来获取其内部结构和质量情况。
目前，无损检测技术在建筑工程中得到了广泛的应用，并且随着科技的进步，无损检测技术也在不断地发展和改进。
首先是超声波检测技术。
超声波检测技术是一种通过超声波在被测物体中传播的速度和衰减情况来确定其内部缺陷的技术。
它可以对混凝土、钢筋等建筑材料进行精准的检测，可以有效地发现混凝土中的裂缝、空洞、钢筋断裂等问题。
随着超声波检测设备的不断优化和更新，其检测精度和效率也在不断提高。
其次是红外热像检测技术。
红外热像检测技术是利用红外线热像仪对建筑物表面进行扫描，通过测量建筑物表面的热量分布来判断其中的缺陷和隐患。
这种技术不受光线和天气的影响，可以在夜晚和恶劣天气下进行检测，可以快速、全面地了解建筑物的热量分布情况，对于建筑物的隐患和缺陷有很好的发现和预警作用。
再次是雷达技术。
雷达技术是一种通过发射和接收电磁波来探测被测物体内部结构和缺陷的技术。
在建筑工程中，雷达技术可以用于地质勘探、建筑物结构检测、地下管线探测等方面，可以高效地发现地下水、管线、空洞、裂缝等问题，是一种非常重要的建筑工程检测手段。
无损检测技术在建筑工程中有着广泛的应用，并且随着科技的发展，它的应用范围和检测精度还会不断提高，对于保证建筑工程的质量和安全发挥着越来越重要的作用。
智能传感器技术是近年来逐渐在建筑工程检测中引入的一种新技术，它可以通过安装在建筑物结构中的传感器来实时监测建筑物的变化和状态，可以对建筑物的结构安全性进行动态监测和评估。
无线传感网络
无线传感网络无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络。
是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。
WSN中的传感器节点通过无线方式通信，网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。
且在科技水平大幅度提高的基础上传感器节点的成本和能耗也逐渐降低，使得WSN在很多领域得到应用。
最早现代意义上的传感器是1879年德国科学家霍尔在研究金属的导电机制时制作的磁场传感器。
经过100多年的发展，传感器的功能不再单一，可以采集温度、湿度、位置、光强、压力、生化等标量数据。
1996年，美国军方资助加州大学洛杉矶分校（UCLA）等单位开展低功耗无线传感器网络（Low-power Wireless Integrated Microsensors，LWIM）的研究。
LWIM III型无线传感器节点将传感器、控制电路与电源电路集成为一体。
两年之后，UCLA与Rockwell合作，开发了Rockwell WINS（Wireless Integrated Network Sensor）无线传感器节点。
该节点使用32位微处理器Strong ARM、1MB的内存与4MB的闪存，数据传输速率是100kbps，工作时的功耗为200mw，睡眠时的功耗是0.8mw。
与此同时，加州大学伯克利分校（UCB）也开展了“Smart Dust”（智能尘埃）项目的研究。
“智能尘埃”意指传感器节点的体积非常小，如尘埃一般。
该项目研究的目标是通过MEMS技术，实现传感、计算与通信能力的集成，用智能传感器技术增强微型机器人的环境感知与智慧处理能力。
其研究任务是开发一系列低功耗、自组织、可重构的无线传感器节点。
1998年研制的WeC智能传感器节点使用的是8位、主频为4MHz的AT90LS8535微处理器芯片，内存是512B，闪存为8kB，数据传输速率为10kbps，工作时的功耗为15mw，睡眠时的功耗是45μw。
基于MEMS技术的无线传感器网络
基于MEMS技术的无线传感器网络随着科技和社会的不断发展，无线传感器网络技术在生活中得到广泛应用。
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量微型传感器节点构成的自组织、分布式的网络系统，用于实时采集、处理和传输监测区域内各种资源的数据，并实现对环境的远程监测和控制功能。
传统的传感器网络主要使用传统的传感器芯片，而基于MEMS技术的无线传感器网络则是使用微电子机械系统（MEMS）技术来制造微型传感器节点。
本文将介绍基于MEMS技术的无线传感器网络的基本原理、应用场景以及未来发展方向。
一、基本原理基于MEMS技术的无线传感器网络的基本原理是将MEMS技术应用于传感器的制造过程中，将多个微型传感器节点连接成一个网络，实现传感器数据的采集、处理、传输和控制。
该网络包括传感器节点、中心控制节点和边缘节点。
传感器节点是网络的基本组成部分，通常包括传感器、微处理器和无线通信模块，主要负责将环境数据采集、处理和传输。
中心控制节点通常负责整个网络的管理和控制，包括数据处理、存储和复杂决策。
边缘节点是介于传感器节点和中心控制节点之间的一层节点，在网络中起到数据中转和处理的功能。
图1 MEMS无线传感器节点原理图二、应用场景基于MEMS技术的无线传感器网络可以应用于许多场景中，如环境监测、智能家居、智能交通、医疗卫生、农业等领域。
下面将以环境监测为例介绍MEMS无线传感器网络的应用场景。
（一）环境监测MEMS无线传感器网络可以应用于环境监测，例如对空气质量、土壤污染、水质和噪声等进行监测分析。
传感器节点可以放置在空气中、地下或水中，进行采集环境数据，并通过网络传输到中心控制节点。
中心控制节点对数据进行处理分析，发现问题后可以即时发出警告信号或控制信号进行调整。
此外，MEMS无线传感器网络还可以用于环境风险评估、环境污染源监测以及环保治理。
（二）智能家居MEMS无线传感器网络可以应用于智能家居，例如智能照明、智能门锁、智能家电、智能安防等。
无线传感器网络
提纲
• 无线传感器网络概述 • 无线传感器网络部署 • 无线传感器网络体系结构 • 传感节点概述 • 无线传感器网络特点 • 无线传感器网络协议栈
结点间的通信
通过飞机、火箭、 人工等形式，将大量 传感器结点分布在需 要监测的区域内。
结点处于睡眠状态
无线传感器网络
传感技术 MEMS 通信技术
无线传感器网络概述
• 无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）就是由部署在检测区域内大量的廉 价传感器节点组成，以无线通信方式形成 的一个多跳的自组织的网络系统，目的是 协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中 感知的对象信息，并发送给观察者。
Code
为上层协议提供逻辑链路
应用层 传输层 网络层 数据链路层 网络层
Time
Frequency
WSN的MAC 协议必须具备节能机制和节点移动及失效管理 策略。
无线传感器网络MAC协议
• 典型协议介绍：S-MAC
自适应侦听技术(adaptive listening)，减少由于节点 休眠带来的延迟。节点在窃听到RTS或者CTS报文之 后，可以确定当前传输的持续时间。当本次传输结束 后，再次侦听信道一段时间，确定是否能够实现数据 的连续传输。
网络层
数据链路层
网络层
物理层
• 传感器节点处于以下三种状态：工作、standby与 失效（能源耗尽）状态。
• 状态转换时间：节点从一个状态转为另一个状态 需要的时间，特别是从休眠与工作状态之间的转 换时间对于协议设计非常重要
• 物理器件功耗是传感器节点的主要功耗来源之 一，在满足成本要求的前提下选用低功耗器件。
基于MEMS工艺技术的无线网络压力传感器芯片设计及应用研究
网 相 关 技 术 要 求 ，运 用 ＭＥ ＭＳ微 机 械 加 工 工 艺 技 术 和 ８英 寸 单 晶 硅
Ｅ 型硅 杯 结 构 ）相 当 于 一 个 周 边 固支
的平 膜 片结 构 （ 称 Ｃ型结 构 ， １ 俗 图 所 示） 膜 片 中心 有一 个厚 硬 心 岛 。 的 通 过 计 算 和 实 验 ， 芯 片 的 抗 过 载 和
严 格 的 要 求 。 而 ， 够 适 合 无 线 网 因 能
还 有 电 源 不 能 直 接 涉 足 物 体 或 区 域
抗 振 动 能 力 增 强 ， 同 时 也 能 扩 大 并 提 高 量 程 品种 及 延 长 使 用 寿 命 ， Ｅ
型 硅 应 在 硅 半 导 体 材 料 的 变 形 中 是 能 被 观 测 到 的 。 通 过 运 用
基 于 ＭＥ ＭＳ工 艺技 术 的 无线 网络压力传 感器 芯片设计及应用研究
郭 源 生 ， 忠 立 刘
（． １ 山东 大 学 控 制 科 学 与 工 程 学 院 ，山东 济 南 ２ ０ ６ ； ５ ０ １ ２ 中 国 科 学 院 半 导 体 所 ， 京 １０ ８ ） ． 北 ０ ０ ３
的 温 度 范 围 内 达 到 很 高 的 灵 敏 度 和
在 产 品 设 计 上 兼 顾 了传 感 器 指
标 参 数 的 通 用 性 ，便 于 芯 片 应 用 拓 展 到 其 他 领 域 ；避 免 造 成 其 参 数 的 非 专业性 配套 ， 温度 系数偏 高 、 其 过 载 能力低 、 敏 度参数 分散 等问题 ； 灵 芯 片 的 衬 底 浓 度 远 大 于 】 使 电 桥 ０， 电 阻 值 高 ， 低 功 耗 ， 长 供 电 电 池 降 延
mems微机电系统名词解释
mems微机电系统名词解释MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）是一种集成微型机械、电子与传感器功能于一身的微型设备。
它结合了传统的机械制造技术、半导体工艺和微纳米技术，将微型机械部件、传感器、电子电路以及微纳加工技术集成在一个晶圆上，以实现微型化、多功能化和集成化的目标。
以下是一些与MEMS相关的名词解释：1. 传感器（Sensor）：一种能够感知并转换外部物理量、化学量或生物量的设备，可以将感应到的物理量转化为电信号。
2. 执行器（Actuator）：一种能够接收电信号并将其转化为相应的机械运动的设备，用来实现对外界的控制或作用。
3. 微型机械（Micro-Mechanical）：指尺寸在微米或纳米级别的机械部件，由微细加工技术制造而成，具有微小、精确和高效的特点。
4. 纳米技术（Nanotechnology）：一种研究和应用物质在纳米尺度下的特性、制备和操作的技术，常用于MEMS器件的加工制造。
5. 惯性传感器（Inertial Sensor）：一种基于测量物体运动状态和变化的MEMS传感器，如加速度计和陀螺仪。
6. 压力传感器（Pressure Sensor）：一种可以测量气体或液体压力的MEMS传感器，常用于汽车、医疗、工业等领域。
7. 加速度计（Accelerometer）：一种测量物体在空间中加速度的MEMS传感器，常用于移动设备、运动检测等应用。
8. 微镜（Micro-Mirror）：一种利用MEMS技术制造的微型反射镜，通常用于显示、成像和光学通信等应用。
9. 微流体器件（Microfluidic Device）：一种用于实现微小流体控制的MEMS器件，常用于生化分析、药物传递和微生物学研究等领域。
10. 无线传感器网络（Wireless Sensor Network）：一种由多个分布式的MEMS传感器节点组成的网络系统，可以实现对环境信息的实时采集、处理和通信。
无线传感器网络(WSN)的技术与应用
无线传感器网络（WSN）的技术与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由若干个无线传感器节点构成的网络。
每个传感器节点都具有感知、处理和通信功能，能够通过无线信号进行数据的传输和交流。
WSN技术在近年来得到了广泛的应用和研究，其在环境监测、智能家居、农业、工业控制等领域具有重要的意义。
一、WSN技术的基本原理和特点WSN技术的核心是无线传感器节点，它是由微处理器、传感器、无线通信模块和能量供应装置等组成。
传感器节点可以感知周围环境的不同参数，例如温度、湿度、光照强度等，并将这些数据进行处理和存储。
节点之间通过无线通信进行数据的传输，形成一个自组织的网络结构。
WSN具有以下几个主要特点：1. 无线通信：WSN采用无线通信方式，节点之间可以通过无线信号传输数据，不受布线限制，能够灵活部署在不同的环境中。
2. 自组织性：WSN的节点具有自组织能力，可以根据网络拓扑结构和节点的状态进行自动组网，形成一个动态的网络结构。
3. 分布式处理：WSN中的每个节点都具有数据处理和存储的能力，可以进行分布式的数据处理，实现网络的协同工作。
4. 能量有限：WSN中的节点能量有限，需要通过能量管理或是能量收集技术来延长节点的寿命。
二、WSN的应用领域与案例分析1. 环境监测：WSN可以用于环境参数的实时监测和采集。
例如，在自然灾害预警系统中，通过部署大量的传感器节点，可以实时监测地震、洪水等灾害情况，为应急救援提供及时的信息。
2. 智能家居：WSN可以实现智能家居的自动化控制。
通过部署传感器节点，可以实时感知室内温度、湿度等信息，并进行智能控制，实现温度调节、灯光控制等功能。
3. 农业领域：WSN可以用于农业生产的智能化管理。
通过在农田、温室等地部署传感器节点，可以实时监测土壤湿度、温度等参数，并为农民提供农作物的生长状态和病虫害预警等信息。
4. 工业控制：WSN可以应用于工业生产过程的实时监测和控制。
无线传感器网络技术的发展及应用
无线传感器网络技术的发展及应用传感器是测量和检测物理量、化学量、生物量等的装置，可以将这些信息转换为电信号进行处理。
随着科技的不断进步，传感器变得越来越智能，功能也越来越强大。
而无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）则是一种利用无线通信技术连接多个传感器，实现数据采集、监测和控制的网络系统。
在许多应用场合中都可以使用无线传感器网络技术，这里简要介绍一下无线传感器网络技术的发展及应用。
一、无线传感器网络技术的发展无线传感器网络技术最早出现于上世纪90年代初，当时的主要应用场景是军事领域。
传感器的数量远远超过了人员的数量，在一个广阔的战场中，传感器可以实时地监测战场的环境和敌方情况，将这些信息及时地传输给指挥部，为指挥官们制定作战策略提供了重要依据。
随着无线通信、微电子、微机电系统（MEMS）各领域技术的不断发展，传感器的体积越来越小，功耗越来越低。
这些进步为无线传感器网络技术的应用提供了充足的物质基础。
同时，推动无线传感器网络技术的发展还在于几个方面：1.低功耗通信技术由于传感器节点无线通信的能耗相对较高，过高能耗将导致节点电池寿命缩短，严重时会甚至导致网络瘫痪。
然而随着低功率射频技术的研究，现在的无线传感器网络节点功耗已经低至毫瓦级别，可以大大扩展节点电池寿命。
2.自组网技术无线传感器网络是一个自组网，节点之间需要进行数据交换以实现网络充分覆盖。
早期无线传感器网络技术中节点之间的通信方式主要是基于中央控制器的分布式网络，这样会带来诸多问难。
后来，研究人员提出了基于自组网技术的无线传感器网络架构，即每个节点之间可以互相通信，无需通过中央控制器进行通信，这一技术的确实现了网络的分布式管理，极大提高了网络适应性和扩展性。
3.数据融合技术无线传感器网络传输的是环境监测和控制数据，对于这类数据，数据精度高、数据质量稳定、实时性强是对网络的进一步要求。
数据融合技术可以将多个节点所采集到的数据整合起来，通过一系列的过滤、校正和加权计算等处理方式得到一组最优合理的数据，从而提高数据的精度和稳定性。
无线传感器网络国内外研究现状概要
无线传感器网络国内外研究现状摘要:无线传感器网络(WSN综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS嵌入式计算技术.分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息.具有十分广阔的应用前景,成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。
本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成,分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。
进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。
最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。
关键词:无线传感器网络节点MAC层路由协议跨层设计Abstract: Wireless sensor network (WSN is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wihthe existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article.Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design一、概述随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步,包括微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS以及相关的接口、信号处现技术的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器网络引起了人们的极大关注。
毕业设计方案最终修订定稿
基于无线传感网络的温度监控系统设计摘要近年来，随着无线通信技术和传感器技术的飞速发展，无线传感器网络越来越得到广泛的应用，特别是在环境监测、智能家居、工业监控等领域的应用。
基于无线传感器网络的温度监控系统用于对温度的自动监控。
无线传感器网络是由一组传感器以Ad Hoc方式构成的无线网络，其目的是协调地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给监控者。
随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现，由这些微型传感器构成的传感器网络引起了人们的极大关注。
这种无线传感器网络综合了传感器技术、微机电系统技术、分布式信息处理和网络通信技术，能够协调地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理。
在信息采集及处理的过程中，涉及到了基于嵌入式系统及面向片上系统的平台设计，基于微机电系统技术(MEMS>的传感器研发，针对分布式系统的数据挖掘及队列数据处理，以及具有自适应组网和自主路由的无线网络协议及其安全问题。
正是对这些课题的不断探索，促成了无线传感器网络研究的各个分支的产生以及标准的制定。
本文是设计一个基于无线传感网络的温度监控系统其中包括温度的采集、无线发射、无线接收、报警等内容的设计可以广泛应用于工业监控、智能楼宇、环境监测等领域关键词：无线传感网络；传感器；嵌入式系统；智能家居TheDesign of Temperature monitoring systembasedonwirelesssensor networksAbstractIn recent years, withthe rapid developmentofwirelesscommunicationand sensor technology, wireless sensor networks has been widely used, especiallyinthefieldofenvironmental monitoring,smart home, andindustrial monitoringapplications.Wireless sensor network is constituted by a group of sensors to the Ad Hoc mode wireless network, and its purpose is to coordinate perception, acquisition and processing of the geographical area covered by the network-aware object, and issued to the observer. With the rapid development of communication technology, embedded computing and sensor technology and increasingly sophisticated, with perception, computing power and communication capabilities of the tiny sensors worldwide, aroused by these miniature sensors, sensor networks of great concern. This wireless sensor network integrated sensor technology, MEMS technology, distributed information processing and network communication technology, able to coordinate a variety of environmental monitoring object information in real-time monitoring, sensing and collecting network distribution area, and these information processing. In the process of information collection and processing related to a platform-based system embedded systems-oriented on-chipdesign, micro-electromechanical systems (MEMS>-based sensor development for distributed systems, data mining and queue data processingand adaptive networking and routing wireless network protocols and security issues. It is the continuous exploration of these topics, contributed to the generation of the various branches of the wireless sensor network, as well as the development of standards.This article is to design awirelesssensor network-based temperature monitoringsystem, including thedesignofthetemperatureof thecollection,wireless transmitter, wireless receiver, alarm and othercontentcan be widelyusedinindustrial monitoring, smart buildings, environmental monitoringfieldKeyword：Wireless sensor networks。
无线传感器网络技术
2.3
2.4
无线传感器网络操作系统
无线传感器网络的关键技术 无线传感器网络中间件软件 面向多类型网络的无线传感器网络接入技术
2.5 2.6
2.2.1 无线传感器网络硬件设备概述
在无线传感器网络中，传感器节点既要实现数据采集和处 理转化，又要实现数据的融合和路由，并对本身采集的数据和 收到的其他节点发送的数据进行综合，转发回监控终端。
• 低能耗； • 实时性；
• 低成本；
• 安全和抗干扰； • 协作。
2.1.7 无线传感器网络的主要应用领域
生活习性监测 地震监测
战场评估
医疗状况监控
无线传感器网络
精细农业 深海监控
目标跟踪和检测
森林火灾监控
小区安全监控
第二章 无线传感器网络技术
2.1 无线传感器网络的基本概念 2.2 无线传感器网络硬件基础
移 动 管 理 平 台
拓 扑
网 络 管 理
（a）
（b）
图2-2无线传感器网络协议栈
2.1.3 无线传感器网络基本特点 传统的无线网络和 MANET网络
无线传感器网络
以传输数据，完成通信为目 的，中间节点仅负责分组数据 的转发，通常节点具有持续的 能量供给。他们注重在高度移 动的环境中通过优化路由和资 源管理策略，最大化带宽利用 率，同时提供高性能的服务质 量QoS(Quality of Service)。
2.2.5 无线传感器网络硬件开发套件
• 图像音频传感器的核心处理器为 Mega128，可以采用 JTAG ICE仿真 器进行仿真。 • 图像传感器的辅处理器为Tiny12，可 以采用stk500与之通信。 • 视频传感器的核心处理器为 i.MX27 ，开发板的flash中已经配臵好嵌入式 Linux。
mems开关在射频技术上的详细应用
MEMS开关在射频技术领域有广泛的应用，其中包括：
通信系统：在通信系统中，MEMS开关可以用于天线选择器、功率分配器、过滤器、调制器和解调器等射频组件中。
由于MEMS开关具有快速切换速度、低插入损耗和高隔离度等特点，可以显著提高通信系统的性能。
雷达系统：在雷达系统中，MEMS开关可以用于天线选择器、相控阵天线、功率分配器和多通道接收机等射频组件中。
通过使用MEMS开关，可以实现快速切换和高隔离度，从而提高雷达系统的性能。
无线传感器网络：在无线传感器网络中，MEMS开关可以用于射频前端，实现多种传感器之间的数据传输和控制。
由于MEMS开关具有低功耗和小尺寸等特点，可以显著减小无线传感器网络的体积和成本。
电子干扰屏蔽：在电子干扰屏蔽中，MEMS开关可以用于控制电子设备的射频信号。
通过使用MEMS开关，可以实现快速切换和高隔离度，从而减少电子设备之间的干扰。
总之，MEMS开关在射频技术领域中具有广泛的应用，可用于提高通信系统、雷达系统、无线传感器网络和电子干扰屏蔽等领域的性能。
无线传感器网络通信协议分析论文
无线传感器网络通信协议的分析中图分类号：tn711 文献标识码：a 文章编号：【摘要】微机电系统、处理器、无线通信及存储技术的进步促进了无线传感器网络的飞速发展,使得无线传感器网络成为一种全新的信息获取和处理技术。
在对其网络特点进行分析的基础上,介绍了无线传感器网络的通信体系、中间件和应用系统三大层次的概念和特点, 并概述了无线传感器网络及其媒介访问控制协议、路由协议、传输层协议等通信体系的热点问题研究现状及展望。
关键词：无线传感器网络；体系结构；通信体系；mac协议；路由协议；传输层协议无线传感器网络是由大量无处不在的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布式网络系统, 是能根据环境自主完成指定任务的“智能”系统, 是一项涉及多门前沿学科发展的综合性技术。
mems 将多种传感器集成为一体, 制造小型化、低成本、多功能的传感器节点; 大量的mems 传感器节点只有通过低功耗的无线通信技术联成网络才能够发挥其整体和综合作用; 具有群体智能的自主自治系统的行为实现和控制是自动控制和人工智能领域的前沿研究内容。
1、体系结构无线传感器网络与移动专用网络( mobile adho c netw ork, manet ) 相比, 具有节点数量多、分布密集, 通信采用广播方式, 拓扑结构变化频繁, 能量、计算和存储能力有限, 没有统一的标识等特点。
这对无线传感器网络在设计上提出了新的要求和挑战, 即资源受限、可扩展性、容错性、自组织、实时性和安全性等。
其中, 资源受限, 尤其是能量有限是无线传感器网络的一个重要特征。
由于传感器节点多采用电池供电, 而且一旦部署就无人值守, 更换电池成本过大, 在设计无线传感器网络时,必须尽可能采用低功耗的器件、节能的协议算法和管理策略, 以便减少传感器节点的能耗, 延长整个网络的寿命。
组网与通信是通信体系的主要功能, 这一层包括开放系统互联osi 七层模型中的物理层, 数据链路层, 网络层和传输层。
射频MEMS传感器的原理及应用
射频MEMS传感器的原理及应用射频MEMS传感器（RF-MEMS）是一种应用于射频（RF）领域的微机电系统（MEMS）技术。
它利用微机电技术的晶圆加工工艺制造出微小的机械结构，并结合射频电路，实现对射频信号的感知、调控和处理。
射频MEMS传感器在无线通信、雷达、卫星通信和无线传感等领域具有广泛的应用。
射频MEMS传感器的工作原理是利用微机电系统制造微小的机械结构，通过改变这些结构的机械状态来改变射频信号的特性。
其中主要包括以下几种类型的射频MEMS传感器：1. 变容型传感器：利用机械结构的变形来改变电容值，进而改变射频电路的特性。
这种传感器常用于射频调谐电路中，用于调整天线的谐振频率。
2. 可调谐滤波器：利用机械结构的可变状态来调节滤波器的通带和阻带。
这种传感器常用于无线通信系统中，用于滤除不需要的频率成分。
3. 可变振膜传感器：利用机械结构的变形来改变振膜的频率响应，进而实现对射频信号的调制和解调。
这种传感器常用于音频振膜、压电振膜和麦克风等应用中。
射频MEMS传感器具有以下几个显著的优点：1. 大范围可调性：由于射频MEMS传感器利用微机电系统制造微小的机械结构，因此可以实现大范围的尺寸和电性能调节。
这使得射频MEMS传感器能够满足不同应用场景的需求。
2. 低功耗：射频MEMS传感器的工作原理是利用机械结构的变形来改变射频信号的特性，因此不需要耗费大量的能量来实现信号的调控和处理。
这使得射频MEMS传感器能够在电池供电的无线传感系统中得到广泛应用。
3. 高稳定性：射频MEMS传感器的机械结构通常由金属材料制成，具有较高的稳定性和抗干扰性。
这使得射频MEMS传感器适用于复杂的工作环境和极端的温度条件下。
射频MEMS传感器在各个领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 无线通信：射频MEMS传感器可以用于调节天线的谐振频率，实现天线的可调谐性和多频段支持。
同时，射频MEMS传感器可以用于滤除不需要的频率成分，提高通信系统的抗干扰性和频谱利用效率。
无线传感器网络概述
无线传感器网络概述信息的生成、获取、存储、传输、处理及其应用是现代信息科学的六大组成部分，其中信息的获取是信息技术产业链上重要的环节之一，没有它就没有信息的传输、处理和应用，信息化也就成了无水之源、无本之木。
随着现代微电子技术、微机电系(MEMS．Micro-Electro-Mechanism System)、片上系统SoC(System-on-Chip)、纳米材料、无线通信技术、信号处理技术、计算机网络技术等的进步以及互联网的迅猛发展，传统的传感器信息获取技术从独立的单一化模式向集成化、微型化，进而向智能化、网络化方向发展，成为信息获取最重要和最基本的技术之一。
随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成网络，借助节点中内置的形式多样的传感器测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多我们感兴趣的物质现象．在通信方式上，虽然可以采用有线、无线、红外和光等多种形式，但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用，为明确起见，一般称做无线传感器网络(WSN．Wireless Sensor Network)。
本书所讨论的主要内容也仅限于此范畴．也就是说我们继承目前大多教研究者普遍接受的既成事实的WSN的定义：大规模，无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络．其中的节点是同构的、成本较低、体积较小，大部分节点不移动，被随意撒布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。
1.1 传感器网络体系结构1.1.1 传感器网络结构传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理节点。
大量传感器节点随机部署在监测区域(sensor field)内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。
传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。
基于MEMS传感器的无线传感网络节点的硬件设计
（） ａ采集节点硬件结构
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吴 艳 ， 林 玺 董
（ 杭州电子科技大学 电子信息学院，浙江 杭州 ３０ １ ） １０８
摘要 ： 了解决对建筑物的结构健康安全监测进行在线监测 的问题 ， 为 采用微机 电系统 （ Ｍｓ 技术和无线传感器 网络技术 相结 合的 ＭＥ ） 方法 ， 出了一种基于磁驱动增大检测 电流的新 型电容式加速度传感器结构 ， 提 介绍 了其 工作 原理 ， 并设计 了该 传感器 的电容检 测电 路 ， Ａ Ｓ Ｓ仿真软件上对 传感 器性能进行 了评价 ， Ｍｕ ｉ ｍ上 对检测电路进行 了模拟仿 真 ； 真结果表 明 ， 在 ＮＹ 在 ｈｓ ｉ 仿 该传感器 可以检测 三维加速度信号 ， 静态灵敏度可达 ０ ５ ｍ ｇ动态测量 范围为 １ ， ． ８Ｉ ／， ５ ￣ ０ｇ 电路实 际输 出与仿真结果相符 ， 符合要求 ； 在节点整体方 案设 计 中以低功耗的 ＭＳ ４ ０ １ １ 作为控制 ＭＣ 以 Ｃ ２ ３ Ｐ ３ Ｆ ６ １ Ｕ， Ｃ ４ ０芯片 实现无线 收发 ， 配合周 围接 口电路实现 了位移信号 的监测功能 ； 采用 片 内温度传感器对节点进行 了测 试。测试结果表 明 ， 该节点能够完成监测 ， 满足设计要求 。 关键词 ： 电容式加速度传感器 ； 无线传感 网络节点 ； Ｐ ３ Ｆ ６ １Ｃ ２ ３ ； ＭＳ ４ ０ １ １ ；Ｃ ４ ０ 微机 电系统 中图分类号 ．Ｐ １ ．； Ｎ ２ ， ２ ２９ Ｔ ９ ９ Ｔ 文献标志码 ： Ａ 文章编 号 ：０ １４ ５ （０ ２ ０ — ３ ３ ０ １０ — ５ １２ １ ）３ ０ ４ — ４
无线传感器网络节能技术综述
节能 相 关 技 术
来的能量节省与通信的能量开销之 间的权衡 。
针 对 数 据｝ 翰 的 节 齄技 术 奄
节艟 Ｍ￣ 术 Ａ技
这 些 技 术 都 可 以 有 效 节 省 数 据 处 理 带 来 的 能 耗 ， 但 由于 无 线 传 感 器 网 络 中， 能 耗 的 主 要 部 分 在 于 无 线 传 输 ，
而 ＩｔＩｘ ５ 微 处 理 器 在 ４ ０ ｚ 作 模 式 下 每 执 行 一 ｎｅＰ Ａ２ ５ ０ ＭＨ 工
为了有效 节省 能量 延长 网络生 命期 就有 以下 的考虑 ：首 先， 为了节省能量， 无线 传感器网络算法及协议设计应该 尽可能简单， 以最少 的能耗 完成任 务。由于传统网络协议 及算法设计大都没有考虑能量 受限 的问题 ，因此不适合直 接应用 。其次 ，由于能量问题影响到 了网络协议栈各 个层 次 ，为了有效节 能必须根据跨层设计的思想，将 网络 作为 个整体来设计其节能方案 。
现有无线传感器网络节点主要由微处理器、电 源、
传 感器 、Ｉ 接 口、射 频模 块等 部分 组成 。在 实 际运行 ／ Ｏ
过 程 中 ， 能 耗 主 要 来 源 于 处 理 （ ｃ ｓ ｉｇ） 、 传 感 Ｐ 。 ｅ ｓｎ
集技术 日益得到重视。 由于无线传感器 网络节 点数量非常 庞大，且通常采用电池提供能量， 因此，能量 管理 和节能 已成为无线传感器网络的重要的支撑技 术之一。
无 线传感器 网络 节能技术综述
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基于MEMS技术的无线传感器网络
随着科技的不断发展，无线传感器网络（WSN）已经成为日常生活和工业生产中不可或缺的一部分。
无线传感器网络是由大量分散的传感器节点组成，这些节点能够感知周围环境，并将数据通过无线传输方式传送到基站或其他节点。
这种网络结构在环境监测、健康
监护、工业自动化等领域有着广泛的应用。
1. 微型化传感器节点
MEMS技术的核心是在微型芯片上集成机械结构、传感器、电子元器件等功能。
这使得传感器节点的尺寸大大缩小，从而能够实现更加灵活和便携的布局与部署。
传统的传感器
节点往往需要通过布线来连接，而MEMS技术制造的传感器节点可以通过无线方式进行通讯，更加灵活、快捷。
2. 高度集成化
MEMS技术可以将传感器、控制电路和无线通讯模块等集成在一个芯片上，从而实现了更高度的集成化。
这不仅降低了传感器网络的成本，还简化了部署流程，同时还可以降低
能耗，提升传感器网络的整体性能。
3. 高灵敏度传感器
MEMS技术生产的传感器具有高灵敏度和高分辨率的特点，能够在微小尺寸的情况下实现高度精准的测量和数据采集。
这对于一些需要高精度数据的应用场景非常重要，比如医
疗领域的健康监护、工业自动化中的精密加工等。
1. 低成本
采用MEMS技术的传感器节点因为高度集成化，制造成本相对较低。
与传统的大型传感器设备相比，MEMS技术制造的传感器节点可以做到规模化生产，从而大幅降低了整体的成本。
2. 高可靠性
MEMS技术制造的传感器节点因为尺寸小、结构简单，具备了更高的可靠性。
传感器节点的微型化设计使得在恶劣环境下更加耐用，而高度集成化设计可以降低因连接部件故障
导致的问题。
这对于一些需要长期稳定运行的应用场景来说有着很大的优势。
3. 低能耗
MEMS技术制造的传感器节点因为尺寸小、集成度高，相比于传统的传感器设备，具有更低的能耗。
这对于一些需要长期工作或者需要长时间离线的应用场景来说非常重要，比
如环境监测、健康监护等。
1. 环境监测
基于MEMS技术的无线传感器网络可以实时监测环境中的温度、湿度、气压等参数，并将数据上传到基站进行处理和分析。
这对于气候变化研究、自然灾害预警等有着非常重要
的意义。
2. 工业自动化
在工业生产领域，基于MEMS技术的无线传感器网络可以实时监测机器设备的运行状态、温度、振动等参数，并及时进行报警和维护。
这有助于提升生产设备的稳定性和可靠性。
3. 健康监护
基于MEMS技术的无线传感器网络可以监测人体的生理参数，比如心率、体温、血压等，利用数据分析和警报功能，及时预防疾病的发生。
1. 数据安全性
无线传感器网络中数据的传输和存储需要满足高度的安全性要求，而MEMS技术制造的传感器节点因为尺寸小、资源有限，对数据加密和安全性保护提出了更高的要求。
2. 能源管理
MEMS技术制造的传感器节点因为尺寸小、资源有限，对于能源的管理和优化提出了更高的要求。
如何在保证高灵敏度和高性能的情况下，尽可能降低传感器节点的能源消耗，
是一个需要解决的技术难题。
未来，基于MEMS技术的无线传感器网络将会在健康监护、环境监测、工业自动化等领域有着更广泛的应用。
随着MEMS技术的不断进步和创新，相信在未来会有更多的技术突破，为无线传感器网络带来更大的发展空间。