高三生物傳感器與人們的生活

傳感器與人們(rénmen)的生活昆明(kūnmínɡ)理工大學(xué)曾祥鎮(zhèn)教授——為昆明市科協(xié)主辦(zhǔbàn)的科普講座而作第一頁(yè)，共19頁(yè)。1傳感器一、什么(shénme)是傳感器人類(lèi)已經(jīng)(yǐjing)進(jìn)入信息時(shí)代，任何信息過(guò)程都有如下四個(gè)步驟：信息(xìnxī)的獲取信息的傳遞信息的處理信息的傳播人類(lèi)的大腦擔(dān)負(fù)著信息的處理的功能，與之相對(duì)應(yīng)的模擬裝置是電子計(jì)算機(jī)(Computer)，人們形象地稱之為“電腦〞。信息的獲取是由人類(lèi)的五種感覺(jué)器官——眼、耳、鼻、舌、身完成的，與之對(duì)應(yīng)的模擬器件就叫傳感器(Transducer)，稱為“電五官〞。第二頁(yè)，共19頁(yè)。2人類(lèi)(rénlèi)的感覺(jué)器官及其模擬器件二、人類(lèi)的感覺(jué)器官(gǎnjuéqìguān)及其模擬器件人類(lèi)的五種感覺(jué)(gǎnjué)：視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)。視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)嗅覺(jué)味覺(jué)觸覺(jué)——眼睛——耳朵——鼻子——舌頭——身體(皮膚)第三頁(yè)，共19頁(yè)。3人類(lèi)(rénlèi)的感覺(jué)器官及其模擬器件眼睛(yǎnjing)人類(lèi)第一重要的感覺(jué)器官。通過(guò)它人們認(rèn)識(shí)了所面臨事物的65%~75%，接收可見(jiàn)光范圍(fànwéi)內(nèi)的信息。對(duì)應(yīng)的模擬器件主要有：光電管、光敏二極管、電荷耦合器件(CCD)、攝像機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)(DV)等。耳朵接收20~20000赫茲的振動(dòng)信息——聲波。對(duì)應(yīng)的模擬器件有：壓力傳感器、振動(dòng)傳感器等。第四頁(yè)，共19頁(yè)。4人類(lèi)的感覺(jué)器官(gǎnjuéqìguān)及其模擬器件鼻子(bízi)感受(gǎnshòu)外部世界的氣味。對(duì)應(yīng)的模擬器件有：氣敏傳感器、酒敏傳感器、煤氣傳感器等。舌頭對(duì)味道的感知，尚無(wú)對(duì)應(yīng)的傳感器。身體(皮膚)判斷物體溫度的上下、物體的輕重等。對(duì)應(yīng)的模擬器件有：溫度傳感器、濕度傳感器、稱重傳感器等。第五頁(yè)，共19頁(yè)。5動(dòng)物(dòngwù)的感覺(jué)器官及其對(duì)人類(lèi)研究傳感器的啟迪三、動(dòng)物的感覺(jué)器官及其對(duì)人類(lèi)研究(yánjiū)傳感器的啟迪口腔發(fā)出超聲波，耳朵接收(jiēshōu)回波?；夭ǘㄎ患夹g(shù)——雷達(dá)的原理。雷達(dá)及其在軍事上的應(yīng)用B超及其在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用第六頁(yè)，共19頁(yè)。6動(dòng)物(dòngwù)的感覺(jué)器官及其對(duì)人類(lèi)研究傳感器的啟迪口腔發(fā)出聲波(15~250000赫茲)，下顎骨與內(nèi)耳接收回波(huíbō)，也是回波(huíbō)定位。海中雷達(dá)(léidá)——聲納。聲波在水中傳播的速度為1425米/秒，是空氣中速度的4.5倍。第七頁(yè)，共19頁(yè)。7動(dòng)物的感覺(jué)器官及其對(duì)人類(lèi)(rénlèi)研究傳感器的啟迪紅外探測(cè)，可區(qū)分(qūfēn)0.001℃(千分之一攝氏度)，是當(dāng)今的紅外溫度計(jì)所不及的。紅外制導(dǎo)技術(shù)(jìshù)紅外測(cè)溫儀紅外線遙控器——響尾蛇導(dǎo)彈第八頁(yè)，共19頁(yè)。8動(dòng)物的感覺(jué)器官(gǎnjuéqìguān)及其對(duì)人類(lèi)研究傳感器的啟迪鳥(niǎo)眼占其頭部的1/3，與其(yǔqí)大腦的體積相當(dāng)。鷹的視覺(jué)(shìjué)細(xì)胞是人眼的16倍。鷹的視力是人的8倍。第九頁(yè)，共19頁(yè)。9動(dòng)物的感覺(jué)器官(gǎnjuéqìguān)及其對(duì)人類(lèi)研究傳感器的啟迪嗅覺(jué)特別興旺，對(duì)醋酸等溶液的氣味而言，可以感受到人類(lèi)鼻子(bízi)感受該氣味千萬(wàn)分之一的酸味。聽(tīng)力(tīnglì)是人類(lèi)聽(tīng)力(tīnglì)的16倍。貓的瞳孔可以迅速放大和縮小。貓胡子是通道寬窄的觸覺(jué)傳感器。第十頁(yè)，共19頁(yè)。10信息過(guò)程中人的感覺(jué)器官(gǎnjuéqìguān)與人腦的關(guān)系四、信息過(guò)程中人(zhōngrén)的感覺(jué)器官與人腦的關(guān)系五官(wǔguān)：獲取外界信息，是第一位的、最根底的環(huán)節(jié)。人腦：對(duì)五官送來(lái)的信息進(jìn)行處理。所謂聰明就是好的五官與好的大腦的合作。第十一頁(yè)，共19頁(yè)。11五官(wǔguān)獲取的信息是如何送到大腦的五、五官獲取的信息是如何(rúhé)送到大腦的電量：電荷量、電壓、電流(diànliú)、電阻、電容、電感等。非電量：光、聲、溫度、濕度、壓力、重量、香味、臭味、酸、甜、苦、辣等。感覺(jué)細(xì)胞將非電量變成電脈沖(電量)電脈沖通過(guò)神經(jīng)將其送至大腦第十二頁(yè)，共19頁(yè)。12五官獲取(huòqǔ)的信息是如何送到大腦的老鼠的味覺(jué)(wèijué)試驗(yàn)：第十三頁(yè)，共19頁(yè)。13五官獲取(huòqǔ)的信息是如何送到大腦的傳感器最本質(zhì)的特征是：感受(gǎnshòu)非電量并將其轉(zhuǎn)換為電量。第十四頁(yè)，共19頁(yè)。14與人的五官(wǔguān)相比較，傳感器的優(yōu)勢(shì)與局限性六、與人的五官(wǔguān)相比較，傳感器的優(yōu)勢(shì)與局限性優(yōu)勢(shì)(yōushì)：傳感器擴(kuò)展與延伸了人的感覺(jué)器官的能力；傳感器可以提供量化了的準(zhǔn)確的信息；傳感器為遙測(cè)、遙控及自動(dòng)控制奠定了根底；局限性：許多性能遠(yuǎn)不如生物體的感覺(jué)器官；生物的許多感覺(jué)能力，還沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的傳感器；第十五頁(yè)，共19頁(yè)。15日常生活中的傳感器七、日常生活中的傳感器傳感器是一門(mén)新興的技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、航空、航天、國(guó)防、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域，這里(zhèlǐ)只介紹一些日常生活中的傳感器。紅外傳感器稱重(chēnɡzhònɡ)傳感器光電傳感器磁傳感器——自動(dòng)門(mén)——商品(shāngpǐn)計(jì)量——條形碼識(shí)別——防盜第十六頁(yè)，共19頁(yè)。16日常生活中的傳感器2.賓館(bīnguǎn)、影劇院等公共場(chǎng)所煙霧(yānwù)傳感器——自動(dòng)(zìdòng)消防系統(tǒng)溫度傳感器——中央空調(diào)系統(tǒng)、自動(dòng)消防系統(tǒng)等液位傳感器——油箱油量溫度傳感器——水箱溫度速度傳感器——車(chē)速高度傳感器——汽車(chē)海拔第十七頁(yè)，共19頁(yè)。17日常生活中的傳感器紅外傳感器——遙控器激光(jīguāng)傳感器——VCD、DVD等