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第2课 传感之古今未来
02
传感之古今未来
学习目标
01
了解传感器的由来及发展趋势，感受信息科技给生活带来的益处。
了解传感器的基本工作原理，认识传感器的作用。
传感之古今未来
问题情景
传感器与人类感官类比
感知在物联网中起着决定性的作用。传感器是物联网的感觉器官就如同人的眼、耳、口、鼻、舌等，用于获取目标对象的各种数据。
传感之古今未来
1.什么是传感器？传感器是如何工作的？
2.传感器的发展趋势是什么？
传感之古今未来
学习内容
传感器的起源
认识传感器
01
02
03
传感器的发展趋势
传感之古今未来
一、传感器的起源
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
指南针（勺式）
日晷
传感之古今未来
学习活动 1：查阅资料了解古代传感器
上网查找材料，说一说古代还有哪些传感器。它们分别实现了什么感知功能？它们的输入和输出分别是什么？
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
1.测风器
感知功能：测定风向和风速。
输入：自然风力。
输出：风向（如东南西北等方向）、风速等级（可简单划分为微风、大风等，或更精确的数值）。古代常见的测风器如相风鸟，通过风对其产生的作用力，使其发生转动或摆动，人们依据其指向和摆动幅度等判断风向和风速。
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
2.测雨器
感知功能：测量降雨量。
输入：自然降落到测雨器内的雨水。
输出：降雨量数值（一般通过容器内收集雨水的深度来衡量）。比如宋代的 “天池盆”，是世界上最早的测雨器，通过测量盆中收集雨水的深度来确定降雨量。
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
3.地动仪（候风地动仪）
感知功能：检测地震的发生判断地震方向。
输入：地震发生时产生的地震波引发的地面震动。
输出：地震发生方位（以龙口吐出铜丸落入蟾蜍口中）。它利用“悬垂摆原理”，当地震波传来，内部的摆锤会摆动，触发机关，使相应方向的龙口张开，铜丸落下，提示地震方位。
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
传感器 工作原理 输入 计算 输出
圭表 测量日影长度以定方向、节气和时刻。 太阳光照射下圭表产生的日影长度数据。 根据日影长度变化规律及相关天文历法知识推算。 方向、节气、时刻
日晷 利用太阳投射的影子来测定并划分时刻。 太阳光照射下日晷指针产生的影子位置。 根据影子在刻度盘上的位置对应不同时刻。 时刻
沙漏 通过控制沙粒掉落的速度来测量时间。 沙粒从一个容器漏到另一个容器。 依据沙粒流速和数量与时间的对应关系。 时间
水钟 利用水的流动来测量时间。 水从一个容器流到另一个容器。 依据水流速度和水量与时间的对应关系。 时间
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
二、认识传感器
传感器是一种能将感应到的数据按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，以满足数据的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的基本结构与工作原理
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
传感器中的敏感元件和转换元件抽象为计算，来实现信号的输出。
感知环境数据、接收输入信号。
转换适合传输和度量的信号，实现信号输出。
敏感元件
转换元件
变换电路
辅助电路
被测量
电信号
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
温湿度传感器 光敏传感器 红外传感器 气压传感器
常见的传感器
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感器 领域 应用
传感之古今未来
同一种传感器可以应用在不同领域。
温度传感器
工业领域监控温度。
医疗领域监测病人的体温。
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
功能 传感器
传感之古今未来
实现同一个功能，可以使用不同种类的传感器。
测量无人机飞行高度。
气压传感器
超声波传感器
红外传感器
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
学习活动 2：认识设备中的传感器
1.洗衣机、冰箱、空调等常见的家用电器中是否有传感器？如果有传感器，这些传感器有哪些功能和作用？
2.“祝融号”火星探测车可能安装了哪些传感器？分别有什么作用？
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
传感器 功能 作用
水位传感器 检测洗衣机内水位的高低。 控制进水和排水，使洗衣机内保持合适的水位，满足不同衣物量的洗涤需求，避免水的浪费或不足。
温度传感器 测量洗衣水的温度。 根据不同的衣物材质和洗涤程序，将水温调节到合适的范围，提高洗涤效果，同时防止衣物因温度过高而受损。
重量传感器 测量衣物的重量。 为洗衣机的控制系统提供衣物重量信息，以便自动调整水位、洗涤时间和洗涤力度等参数，实现节能和高效洗涤。
压力传感器 监测洗衣机内部的水压。 确保洗涤和漂洗过程中水流正常，同时防止因衣物过多或管道堵塞等原因导致水压异常，保护洗衣机的水路系统。
洗衣机中不同传感器的功能和作用
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
“祝融号”火星探测车
火星表面磁场探测仪
导航与地形相机
火星气象测量仪
次表层探测雷达
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
三、传感器的发展趋势
物联网发展促使传感器向小型化、高性能、低成本、高精准方向升级，伴随集成化、智能化、无线化趋势，传感器加速演进为兼具多种功能的集成装置。
计步设备的发展
计步器
功能：计算每日走路步数。
集成度：低。
传感器：加速度传感器。
活动追踪器
功能：计算每日走路步数及爬楼梯步数等。
集成度：中。
传感器：加速度传感器，压力传感器。
物联手环
功能：自动识别多种运动，统计相关数据。
集成度：高。
传感器：加速度传感器，压力传感器，陀螺仪传感器，磁力传感器。
物联手表
功能：准确识别用户位置及行为等。
集成度：极高。
传感器：加速度传感器，压力传感器，陀螺仪传感器，磁力传感器，光敏传感器。
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
传感器的国产化对促进我国科技自主可控的意义是什么？
保障国家安全，突破技术瓶颈，稳定产业发展。
传感器的发展趋势
传感器的起源
认识传感器
传感之古今未来
手机集成了哪些传感器？这些传感器有什么作用？手机中的哪些应用使用了这些传感器？
拓展与提升
传感之古今未来
传感器 作用 应用
重力传感器 检测手机方向和运动状态。 屏幕自动旋转、游戏控制。
光线传感器 检测环境光线强度，自动调节屏幕亮度。 屏幕亮度自动调节、拍照参数调整。
距离传感器 检测手机与物体的距离，防止通话时误触。 通话时自动关闭和点亮屏幕。
摄像头传感器 捕捉图像和视频信息。 拍照、录像、视频通话等。
指纹传感器 采集指纹信息用于身份识别。 指纹解锁、指纹支付。
霍尔传感器 检测磁场变化，配合保护套使用。 保护套开合时自动唤醒或关闭屏幕。
加速度传感器 测量手机加速度变化。 计步、摇一摇功能。
气压传感器 测量大气压力，推算海拔等信息。 地图导航海拔显示、天气预测。
选择一种在课堂上未详细介绍的古代传感器，查阅资料后撰写一篇300字左右的小短文，内容需包含该传感器的名称、工作原理、实现的感知功能、输入和输出信息，以及它在当时社会的应用场景和重要意义。
传感之古今未来
课后作业
传感之古今未来
课堂总结
02
知道古代有多种传感器，了解其现代应用，认识到发展受物联网推动。
知道传感器起源于古代，了解其工作原理，认识到发展趋势及国产化意义。
知道传感器历史久，了解其构成，认识到对科技和生活影响大且国产化重要。
01
03
谢 谢
THANK YOU
Thanks!
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