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检测设备(光、电磁、运动传感器)

低頻约 26 分钟5 个术语过去问 2 题

本单元目标

  • 能够说明传感器是把周围的物理量转换成电信号、位于输入端的部件。
  • 能够说明两种与光有关的传感器在检测对象上有何不同。
  • 能够按检测的量(磁场、加速度、角速度)区分用来获知设备运动和朝向的传感器。
术语总表(5 个)
术语一句话检测对象常见用途举例
光学センサー把光的有无或强弱转换成电信号光的有无或强弱(亮度)根据环境亮度调节屏幕亮度
赤外線センサー捕捉肉眼看不见的红外线红外线(有温度的物体发出的光等)有人走近就亮的灯、遥控器信号接收器
磁気センサー测量磁场的强弱和方向磁场(地磁、磁铁)地图应用的方位显示、门的开关检测
加速度センサー测量速度的变化和重力的方向加速度屏幕横竖切换、计步器
ジャイロセンサー测量旋转的快慢(角速度)角速度相机防抖、无人机姿态控制

术语

光学センサー光学传感器

在术语表中打开 光学センサー

光学传感器(光学センサー)是检测照射到的光的有无和强弱,并把它转换成电信号的传感器。

传感器是读取光、声音、温度、运动等物理量,并把它们变成计算机能处理的电信号的输入端部件。光学传感器把受光部分接收到的光量换算成电流或电压的大小,因此能把“亮还是暗”“光线是否被挡住”这类状态告诉设备。比如智能手机会随着周围的明暗自动调整屏幕亮度,这就是光学传感器的一种——照度传感器在起作用。

类比就像一个守在房间里的哨兵,察觉到光线变亮或变暗就会通报出来。

考点

  • 常考传感器(センサー)是把物理量变成电信号再输入设备的部件,而执行器(アクチュエーター)则把收到的电信号变成动作或力,两者方向正好相反。

该术语的过去问 1 题 光学センサー

赤外線センサー红外传感器

在术语表中打开 赤外線センサー

红外传感器(赤外線センサー)是检测波长比可见光更长、肉眼看不见的红外线的传感器。

  1. 有人走近
  2. 到达的红外线量发生变化
  3. 把变化转换成电信号
  4. 打开照明

设备收到这个信号,判断有人在场,于是打开照明。

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有温度的物体都会按自身温度发出红外线。红外传感器读取这些红外线的量及其变化,所以即使周围很暗,也能知道有没有人进出、物体的温度如何。例如有人靠近就会亮起的照明所用的人体感应器就用到了它;电视上接收遥控器所发红外信号的接收器也用到了它。

类比就像对热特别敏感的皮肤,即使在黑暗中也能感觉到人体的温度。

记法“红外”就是彩虹中红色的更外侧;正因为在红色之外,人眼才看不到它。

考点

  • 易混红外传感器(赤外線センサー)同样是接收光来检测,但对象是看不见的红外线。它与测量光线亮度的光学传感器(光学センサー)不同,靠体温等热量作线索,在暗处也能发现人。

「光学传感器」与「红外传感器」的区别

比较点光学传感器红外传感器
关键检测的光泛指光的有无或强弱(亮度)专门针对红外线(有温度的物体发出的光等)
能知道什么周围的亮度、光线是否被遮挡有温度的物体是否存在及其温度
用途举例屏幕亮度自动调节人体感应器、遥控器信号接收器

磁気センサー磁传感器

在术语表中打开 磁気センサー

磁传感器(磁気センサー)是检测周围磁场强弱和方向的传感器。

磁场是指磁铁或电流周围产生的、有磁力作用的空间。地球本身也形成微弱的磁场(地磁),用磁传感器测出它的方向就能知道北在哪边,因此它作为智能手机的电子罗盘,用于地图应用的方位显示。另外,只要在门上装一块磁铁,就能根据有无磁场来检测门是开着还是关着。

类比就像一个随身携带的指南针,只不过它不用指针,而是用电信号告诉你北在哪里。

考点

  • 易混磁传感器(磁気センサー)从地磁中得知的是方位(哪边是北)。设备的倾斜和朝向变化的快慢,则由测量加速度、角速度等其他量的传感器负责。

加速度センサー加速度传感器

在术语表中打开 加速度センサー

加速度传感器(加速度センサー)是检测物体速度变化程度(加速度)的传感器。

  1. 把设备横过来倾斜
  2. 重力作用的方向改变
  3. 检测各轴加速度的变化
  4. 把屏幕切换为横向

设备根据测得的数值判断倾斜情况,并切换屏幕方向。

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加速度是表示单位时间内速度变化多少的量。加速度传感器除了能测出起步、急停这类速度变化之外,还能测出即使静止时也始终存在的重力方向,因此可以知道设备的倾斜。例如智能手机屏幕的横竖切换,以及统计走路时晃动次数的计步器,都用到了它。

类比就像电车突然刹车时,乘客凭身体被往前拽的感觉察觉到车在减速。

记法“加速度”的“加速”在这里指速度发生变化(变快或变慢都算),它测的正是这种变化;如果只是匀速前进,读数就不会变。

考点

  • 易混加速度传感器(加速度センサー)测量的是包括重力在内的加速度,所以即使静止也能知道倾斜。旋转本身的快慢则由陀螺仪传感器(ジャイロセンサー)来测。

ジャイロセンサー陀螺仪传感器

在术语表中打开 ジャイロセンサー

陀螺仪传感器(ジャイロセンサー)是检测物体旋转快慢(角速度)的传感器。

角速度是表示单位时间内朝向改变多少度的量。陀螺仪传感器能测出设备绕哪根轴、以多快的速度在转动,因此能跟踪细微的朝向变化。例如它被用于相机防抖和无人机的姿态稳定,而且常与加速度传感器搭配,求出设备的姿态。

类比就像坐在转椅上闭着眼睛,被人一下子转了一圈,身体也能察觉到。

记法“陀螺仪”的“陀螺”就是会转的陀螺:旋转的陀螺转轴方向保持不变,利用这一特性的装置就叫陀螺仪。

考点

  • 易混陀螺仪传感器(ジャイロセンサー)只在朝向正在改变时才给出读数;保持倾斜静止不动时,旋转速度为 0。

「加速度传感器」与「陀螺仪传感器」的区别

比较点加速度传感器陀螺仪传感器
关键测量的量速度的变化(加速度)和重力的方向旋转的快慢(角速度)
擅长的事了解倾斜、晃动和冲击跟踪快速的朝向变化
用途举例屏幕横竖切换、计步器防抖、无人机姿态控制

要点

  • 传感器是把物理量转换成电信号的输入端部件,是 IoT(物联网)设备了解周围状况的入口。
  • 每种传感器检测的量(光、红外线、磁场、加速度、角速度)各不相同,设备能知道什么由这个量决定。
  • 像智能手机这样,一台设备往往装有多种传感器,并把各自测得的数值结合起来使用。

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