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检测设备(距离·环境量传感器)

低頻约 27 分钟5 个术语过去问 2 题

本单元目标

  • 能说明 超声波传感器 如何根据声音反射所需的时间求出距离。
  • 能分清测量温度、湿度、压力的各类传感器分别把哪种物理量转换为 电信号。
  • 能对比捕捉热量的方式,说明 烟雾传感器 在火灾探测中所起的作用。
术语总表(5 个)
术语一句话探测的量使用场景举例
超音波センサー根据超声波返回所需的时间求出距离距离泊车辅助、储罐内的液位高度
温度センサー测量温度并转换为电信号温度(℃)空调和冰箱的控制、室温监测
湿度センサー测量空气中水蒸气所占的比例相对湿度(%)加湿、除湿的自动运行,防止结露
圧力センサー测量气体或液体的压力以及施加的力压力、力轮胎气压、气压计、血压计
煙センサー捕捉烟雾颗粒并发出火灾警示烟雾颗粒住宅用火灾报警器

术语

超音波センサー超声波传感器

在术语表中打开 超音波センサー

超声波传感器(超音波センサー)会发出人耳听不到的高频声音(超声波),再根据声音碰到物体后返回所用的 时间 求出距离。

  1. 发出超声波
  2. 碰到物体后反弹
  3. 接收返回的声音
  4. 由时间算出距离

用声速乘以往返时间再除以 2,就得到到物体的距离。

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声音在空气中以大致恒定的速度传播(常温下约每秒 340 m),所以用往返时间乘以声速再除以 2 就是距离。它不依靠光,因此玻璃这类透明物体或暗处的物体也容易探测到。常用于汽车的泊车辅助、测量储罐内的液位高度等。

类比就像对着大山喊一声,凭回声多久传回来估计山有多远。

记法“超”指超出人耳能听到的声音范围。蝙蝠在黑暗中飞行也能避开墙壁,靠的正是同样的回声原理。

考点

  • 易混超声波传感器(超音波センサー)靠声音的反射测距,光学式距离传感器则利用光的反射。区分的关键是发出并接收的是哪种波。
  • 易混测得的时间是去程与回程之和,所以距离 = “声速×时间÷2”。忘了除以 2,算出的距离就会是实际的 2 倍。

温度センサー温度传感器

在术语表中打开 温度センサー

温度传感器(温度センサー)测量周围环境或物体的 温度,并把测得的值转换为 电信号 输出。

例如 热敏电阻(サーミスタ)是电阻随温度变化的元件,把这种变化读取为电压就能得知温度。除了用于空调和冰箱的温度控制外,还被装进用 IoT 监测室温的设备,作为输入部分。

类比它像一支温度计,把皮肤感受到的冷热换成机器能读取的数值。

记法恒温器(thermostat)、热成像(thermography)里的“thermo”表示热。热敏电阻(thermistor)也是同一词根,可记作“性质随热变化的零件”。

考点

  • 常考温度传感器(温度センサー)是把测得的温度转换为 电信号(電気信号),作为 IoT 设备等的输入的部件。
  • 易混传感器(センサー)是把物理量转换为电信号的输入端,执行器(アクチュエーター)是接收电信号并把它变成动作的输出端。两者的转换方向相反。

该术语的过去问 1 题 温度センサー

湿度センサー湿度传感器

在术语表中打开 湿度センサー

湿度传感器(湿度センサー)测量与空气中所含 水蒸气 多少有关的值(湿度),并转换为电信号。

多数产品输出的是 相对湿度(%),即实际水蒸气量占该温度下空气所能容纳最大量的比例。相对湿度的数值会随温度变化,所以常与温度传感器做成一体,作为温湿度传感器使用。它用于加湿器、除湿机的自动运行,以及农业大棚和仓库中防止结露、发霉等。

类比平时我们凭晾晒的衣服干得快慢感受空气是否潮湿,它则用数值来完成这件事。

记法天气预报里的“湿度 60%”就是相对湿度,它表示的不是水的绝对量,而是空气这个“容器”被装满了几成。

考点

  • 易混相对湿度(相対湿度)是相对于该温度下可容纳最大量的比例。即使水蒸气量不变,气温升高时数值也会下降。

「温度传感器」与「湿度传感器」的区别

比较点温度传感器湿度传感器
关键测量的量冷热的程度空气中水蒸气所占的比例
数值单位举例℃%(相对湿度)
使用场景举例控制冰箱内的温度除湿机的自动运行

圧力センサー压力传感器

在术语表中打开 圧力センサー

压力传感器(圧力センサー)探测气体或液体的 压力,或作用在表面上的 力,并转换为电信号。

例如有一种方式,是把受压后微微弯曲的薄膜(膜片)的形变,读取为电阻或电容的变化。它用于监测轮胎气压、智能手机里根据气压变化推算高度的气压计以及血压计等。

类比用手指按气球时能感到它绷得有多紧,这个装置会把这种紧绷程度用数值告诉你。

记法零食袋到了山顶会鼓起来,是因为外面的气压降低了。高度和气压相互关联,所以从气压就能知道高度。

考点

  • 易混压力传感器(圧力センサー)测量按压的力或气压的大小,加速度传感器(加速度センサー)测量速度的变化和重力的方向(运动、倾斜、振动等)。两者测量的量不同。

煙センサー烟雾传感器

在术语表中打开 煙センサー

烟雾传感器(煙センサー)探测空气中的 烟雾颗粒,用来及早发出火灾警示。

  1. 烟雾进入内部
  2. 颗粒使光散射
  3. 受光部捕捉到光
  4. 发出警报

到达的光超过一定量时,判定有烟雾并发出警报。

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例如 光电式(光電式)在内部发光,利用进入的烟雾颗粒使光散射并到达受光部这一点来探测烟雾。它被装进住宅用火灾报警器和建筑的防灾设备中,烟雾浓度超过一定程度就会发出警报。

类比雾夜里能看到车灯的光柱,是因为细小的颗粒把光散开了。它就是在一个小盒子里重现这种现象,从而察觉烟雾。

记法把“无火不生烟”倒过来读:看到烟就怀疑有火,把它记作这样一名哨兵。

考点

  • 易混烟雾传感器(煙センサー)捕捉燃烧时产生的颗粒,温度传感器(温度センサー)捕捉受热引起的温度上升。像闷烧这样温度尚未升高的火情,靠烟雾更容易及早发现。

「温度传感器」与「烟雾传感器」的区别

比较点温度传感器烟雾传感器
关键火灾时捕捉的对象受热引起的温度上升燃烧产生的烟雾颗粒
适合用于火灾探测的场所举例做饭时会冒烟、冒蒸汽的厨房卧室和楼梯
主要用途空调和冷藏的控制、依据热量探测火灾依据烟雾探测火灾

要点

  • 超声波传感器 把发出的超声波返回所需的时间视为往返时间,乘以声速再除以 2 换算成距离。
  • 测量环境量的传感器把温度、水蒸气比例、压力等物理量转换为 电信号,作为 IoT 设备的输入。
  • 温度传感器的元件之一是 热敏电阻(サーミスタ),它利用电阻随温度变化的性质。
  • 压力传感器 测量气体或液体的压力以及施加的力,也可用于根据气压推算高度。
  • 烟雾传感器 捕捉燃烧产生的颗粒,装在火灾报警器中,成为触发警报的依据。

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