高三生物传感器与人们的生活.ppt

传感器与人们的生活,昆明理工大学曾祥镇教授,为昆明市科协主办的科普讲座而作,传感器,一、什么是传感器,人类已经进入信息时代，任何信息过程都有如下四个步骤：,信息的获取,信息的传递,信息的处理,信息的传播,人类的大脑担负着信息的处理的功能，与之相对应的模拟装置是电子计算机(Computer)，人们形象地称之为“电脑”。,信息的获取是由人类的五种感觉器官眼、耳、鼻、舌、身完成的，与之对应的模拟器件就叫传感器(Transducer)，称为“电五官”。,人类的感觉器官及其模拟器件,二、人类的感觉器官及其模拟器件,人类的五种感觉：视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉。,视觉,听觉,嗅觉,味觉,触觉,眼睛,耳朵,鼻子,舌头,身体(皮肤),人类的感觉器官及其模拟器件,眼睛,人类第一重要的感觉器官。通过它人们认识了所面临事物的65%75%，接收可见光范围内的信息。,对应的模拟器件主要有：光电管、光敏二极管、电荷耦合器件(CCD)、摄像机、数码摄像机(DV)等。,耳朵,接收2020000赫兹的振动信息声波。,对应的模拟器件有：压力传感器、振动传感器等。,人类的感觉器官及其模拟器件,鼻子,感受外部世界的气味。,对应的模拟器件有：气敏传感器、酒敏传感器、煤气传感器等。,舌头,对味道的感知，尚无对应的传感器。,身体(皮肤),判断物体温度的高低、物体的轻重等。,对应的模拟器件有：温度传感器、湿度传感器、称重传感器等。,动物的感觉器官及其对人类研究传感器的启迪,三、动物的感觉器官及其对人类研究传感器的启迪,1.蝙蝠的感觉器官,口腔发出超声波，耳朵接收回波。,回波定位技术雷达的原理。,雷达及其在军事上的应用,B超及其在医学上的应用,动物的感觉器官及其对人类研究传感器的启迪,2.海豚的感觉器官,口腔发出声波(15250000赫兹)，下颚骨与内耳接收回波，也是回波定位。,海中雷达声纳。,声波在水中传播的速度为1425米/秒，是空气中速度的4.5倍。,动物的感觉器官及其对人类研究传感器的启迪,3.蛇的感觉器官,红外探测，可辨别0.001(千分之一摄氏度)，是当今的红外温度计所不及的。,红外制导技术,红外测温仪,红外线遥控器,响尾蛇导弹,动物的感觉器官及其对人类研究传感器的启迪,4.鸟的感觉器官,鸟眼占其头部的1/3，与其大脑的体积相当。,鹰的视觉细胞是人眼的16倍。,鹰的视力是人的8倍。,动物的感觉器官及其对人类研究传感器的启迪,5.狗的感觉器官,嗅觉特别发达，对醋酸等溶液的气味而言，可以感受到人类鼻子感受该气味千万分之一的酸味。,听力是人类听力的16倍。,6.猫的感觉器官,猫的瞳孔可以迅速放大和缩小。,猫胡子是通道宽窄的触觉传感器。,信息过程中人的感觉器官与人脑的关系,四、信息过程中人的感觉器官与人脑的关系,五官：,获取外界信息，是第一位的、最基础的环节。,人脑：,对五官送来的信息进行处理。,所谓聪明就是好的五官与好的大脑的合作。,五官获取的信息是如何送到大脑的,五、五官获取的信息是如何送到大脑的,电量：,电荷量、电压、电流、电阻、电容、电感等。,非电量：,光、声、温度、湿度、压力、重量、香味、臭味、酸、甜、苦、辣等。,感觉细胞将非电量变成电脉冲(电量),电脉冲通过神经将其送至大脑,五官获取的信息是如何送到大脑的,老鼠的味觉试验：,五官获取的信息是如何送到大脑的,传感器最本质的特征是：感受非电量并将其转换为电量。,与人的五官相比较，传感器的优势与局限性,六、与人的五官相比较，传感器的优势与局限性,优势：,传感器扩展与延伸了人的感觉器官的能力；,传感器可以提供量化了的准确的信息；,传感器为遥测、遥控及自动控制奠定了基础；,局限性：,许多性能远不如生物体的感觉器官；,生物的许多感觉能力，还没有相对应的传感器；,日常生活中的传感器,七、日常生活中的传感器,传感器是一门新兴的技术，已广泛应用于工业、农业、交通运输、航空、航天、国防、医疗等诸多领域，这里只介绍一些日常生活中的传感器。,1.商场购物,红外传感器,称重传感器,光电传感器,磁传感器,自动门,商品计量,条形码识别,防盗,日常生活中的传感器,2.宾馆、影剧院等公共场所,烟雾传感器,自动消防系统,温度传感器,中央空调系统、自动消防系统等,3.汽车,液位传感器,油箱油量,温度传感器,水箱温度,速度传感器,车速,高度传感器,汽车海拔,日常生活中的传感器,4.居家生活,红外传感器,遥控器,激光传感器,VCD、DVD等,温度传感器,冰箱、空调、洗衣机、饮水机等,湿度传感器,居室环境,称重传感器,洗衣机,光电传感器,数码照相机、数码摄像机、洗衣机等,谢谢大家！,