感觉器和传感器知识

注意：请在医师指导下应用，内容仅供参考！感觉器和传感器知识视器一、名词解释1．巩膜静脉窦：为巩膜与角膜连接处的深部一环形的小管，是房水回流的通道。2．虹膜角膜角：为虹膜与角膜相交所形成的环行区域，又称前房角，是房水回流的通道。3．眼房：是位于角膜、晶状体、睫状小带和睫状肌之间的空隙，充满了房水。被虹膜分为眼前房和眼后房，两房借瞳孔相通。4．视神经盘：为视网膜后部中央偏鼻侧一圆盘状的隆起，是视网膜节细胞的轴突（中枢突）集中之处，无感光作用，又称为生理盲点。5．黄斑：为视网膜后部中央偏颞侧，距视神经盘约0．35cm处一黄色小区。6．中央凹：为黄斑中央的凹陷，是视觉最敏锐的部位，形成了中心视力。二、填空题1．视器由_____眼球_____和___眼副器_______组成。2．虹膜内有两种不同排列方向的平滑肌，一种为瞳孔括约肌，一种为瞳孔开大肌。3．睫状体内的平滑肌称为睫状肌。4．能使瞳孔缩小的是__________瞳孔括约肌_________肌，位于____虹膜___________内。5．外界光强或看近物时瞳孔______缩小、____；光弱或看远物时瞳孔__放大________。6．能感受强光、辩色的细胞是_____视锥细胞_____，__视杆细胞________仅能感受弱光。7．眼房被虹膜分为______眼前房____和__眼后房________。8．眼的折光系统包括_______角膜、房水、晶状体_和__玻璃体______。9．眼睑由外向内有五层，它们是皮肤、皮下组织、肌层、睑板和结膜。10．眼睑由5层构成，其中_______皮下组织____较疏松，易发生水肿。11．结膜按所在的部位分为睑结膜、球结膜、和结膜穹隆三大部分。12．结膜衬贴在睑内面的部分称____睑结膜_，贴附在巩膜前部表面的叫_____球结膜_____13．泪器包括____泪腺________和___泪道__________。14．眼上直肌使眼球转向上内，上斜肌使眼球转向下外。四．简答题1．外界的光线需经过哪些结构的折射才能投射到视网膜上？外界的光线需经过角膜、（眼前房、瞳孔、眼后房）房水、晶状体、玻璃体才能投射到视网膜上。2．请写出房水的产生与循环途径。房水产生于睫状体→眼球后房→瞳孔→眼球前房→虹膜角膜角→巩膜静脉窦→眼静脉→汇入体循环。3．请写出泪液的产生和排出途径。泪腺→泪腺排泄管→上、下泪点→上、下泪小管→泪囊→鼻泪管→下鼻道。前庭蜗器一、名词解释1．咽鼓管：是通连咽和鼓室之间的管道。可使鼓室与外界的气压保持平衡，维持鼓膜的正常振动。二、填空题1．外耳可分为_______耳廓、外耳道____________和____鼓膜_______。2．检查成人鼓膜时，须将耳廓向_______后上方___方牵拉，以使______外耳道____变直3．鼓室借_______咽鼓管___与咽相通，借____乳突窦______与乳突小房相通。4．鼓膜的上1/4部称_____松弛部___部，下3/4部称___紧张部________部。5．鼓室内有锤骨、砧骨、镫骨3块听小骨。6．鼓室内，紧附于鼓膜内面的听小骨叫_锤骨_骨，附于前庭窗周缘的听小骨是_镫骨___骨。7．咽鼓管是咽与鼓室相通的管道，此管可使鼓室与外界的气压保持平衡。8．小儿咽鼓管的特点是短而粗，接近水平位，所以小儿咽部感染容易引起中耳炎。9．乳突小房向前经_____乳突窦______通___鼓室_______。10．内耳有_______位置觉感受器___和_____听觉感受器_____感受器。11．骨迷路分为骨半规管、前庭，和耳蜗三大部分；膜迷路分为膜半规管，椭圆囊和球囊和蜗管三部分。12．内耳的位觉感受器有壶腹嵴、椭圆囊斑和_球囊斑，其中能感受旋转运动的是_壶腹嵴__四．简答题1．简述鼓膜的位置、形态和分部。位置：鼓膜位于外耳道与鼓室之间，形态；为椭圆形半透明薄膜，呈倾斜位，外面朝向外、前、下方。分部：鼓膜的中心向内凹陷，称鼓膜脐。鼓膜的上1/4区为松弛部，活体观察鼓膜时，薄而松弛，呈淡红色；下3/4区为紧张部，活体观察时，坚实紧张，呈灰白色。从鼓膜脐向前下方有一三角形反光区，称光锥。2．简述鼓室各壁的结构。上壁——盖壁，与颅中窝相邻下壁——颈静脉壁，与颈内静脉起始部相隔前壁——颈动脉壁，上部有咽鼓管的开口（咽鼓管鼓室口）→鼻咽部后壁——乳突壁，上部有乳突窦的开口→乳突窦外侧壁——鼓膜壁，即是鼓膜内侧壁——迷路壁，即内耳的外侧壁，上有两个孔：卵圆孔——又称前庭窗，位于后上方。在其后上方有一弓形隆起，深处有面神经管。圆孔——又称蜗窗，位于后下方。3．简述内耳内感受器的位置及其功能。内耳内有听觉感受器和位置觉感受器1）听觉感受器，又称为螺旋器，位于蜗管的基底膜上，能感受声波的刺激。2）位置觉感受器，包括壶腹嵴、椭圆囊斑和球囊斑壶腹嵴：位于膜半规管壶腹脚的壁内，嵴状隆起，能感受旋转变速运动的刺激。椭圆囊斑和球囊斑：均位于前庭内椭圆囊和球囊的壁内，斑状隆起，能感受直线变速运动和静止时的位置的刺激。4．请写出声波传导的途径。1）空气的传导：声波→耳廓→外耳道→鼓膜→听骨链→前庭窗，前庭阶和鼓阶的外淋巴波动→蜗管内淋巴波动→基底膜上的螺旋器振动→蜗神经→入脑。2）骨传导：声波直接引起颅骨振动，使其中耳蜗内淋巴产生波动，螺旋器振动。5．为什么幼儿咽部感染易引起中耳炎？由于幼儿咽鼓管粗短，且近水平，而咽鼓管是咽与鼓室的通道，所以幼儿咽部感染易经咽鼓管至鼓室而引起中耳炎。传感器基础知识传感器的定义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的分类目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种：１、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器。２、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅热电偶等传感器。３、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“１”和“０”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。传感器的静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。传感器的动态特性所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。传感器的线性度通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。传感器的灵敏度灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。传感器的分辨力分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。电阻式传感器电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。电阻应变式传感器传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。压阻式传感器压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。热电阻传感器热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。传感器的迟滞特性迟滞特性表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F·S的百分比表示，迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。传感器的选用传感器千差万别，即便对于相同种类的测定量也可采用不同工作原理的传感器，因此，要根据需要选用最适宜的传感器。(1)测量条件如果误选传感器，就会降低系统的可靠性。为此，要从系统总体考虑，明确使用的目的以及采用传感器的必要性，绝对不要采用不适宜的传感器与不必要的传感器。测量条件列举如下，即测量目的，测量量的选定，测量的范围，输入信号的带宽，要求的精度，测量所需要的时间，过输入发生的频繁程度。(2)传感器的性能选用传感器时，要考虑传感器的下述性能，即精度，稳定性，响应速度，模拟信号或者数字信号，输出量及其电平，被测对象特性的影响，校准周期，过输人保护。(3)传感器的使用条件传感器的使用条件即为设置的场所，环境(湿度、温度、振动等)，测量的时间，与显示器之间的信号传输距离，与外设的连接方式，供电电源容量。传感器（transducer或sensor）是将各种非电量按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。组成：一般包括敏感元件、转换元件和测量电路，有时还需要辅助电源。1）敏感元件：并非所有非电量都能直接变换为电量，有时需要将其转换成另一种易于变成电量的非电量，然后再变换为电量。完成预变换的器件，又称为预变换器，如各种弹性元件。2）转换元件：将感受到的非电量直接转换成电量的器件，如压电晶体、热电偶等。敏感元件和转换元件有时可以合二为一。3）信号调理与转换电路：将转换元件输出的电信号放大并转变成易于处理、显示和记录的信号。常用的有电桥电路、高阻抗输入电路和振荡器电路4）辅助电源：为传感器提供能源。需外接电源的传感器为无源传感器，如电阻式、电感式、电容式传感器；不需外接电源的为有源传感器，如压电传感器、热电偶等。传感器分类：1.应变式传感器1.1金属应变式传感器其核心元件是金属应变片，它可将试件上的应变变化转换成电阻变化。应用时将应变片用黏结剂牢固的粘贴在被测试试件表面，当试件受力变形时，应变片的敏感栅也随之变形，引起应变片电阻变化，通过测量电路将其转换成电压或电流信号输出。1.2压阻式传感器利用硅的压阻效应和微电子技术制成。压阻效应：单晶硅在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化。2.电容式传感器定义：是将被测参数转换成电容量的测量装置。与电阻、电感式传感器相比具有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单等优点。缺点：寄生电容（包括连接电容极板的导线电容和传感器本身的泄露电容）影响较大。电容的公式:

�=�

,式中：C为电容量，ε为两极板间介质的介电常数，S为极板相互覆盖面积，d为极板间距。3.电感式传感器定义:利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置。根据转换原理不同，可分为自感式和互感式两种；根据结构不同，可分为气隙型和螺管型两种。特点：结构简单，可靠，测量力小；分辨力高；重复性好，线性度好。不足：存在交流零位信号，不宜高频动态测量。4.压电式传感器是一种有源传感器。它以某种电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面产生电荷，从而实现非电量测量的目的。为力敏感元件。压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其施加力使其变形时，内部产生极化现象，同时在它两个表面产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。当外力方向改变时，电荷极性也随之改变。代表物质有石英晶体、压电陶瓷等。以上4种都属于模拟式传感器。以上4种都属于模拟式传感器。5.数字式传感器根据原理不同，分为脉冲式数字传感器（如光栅传感器、感应同步器、磁栅传感器和光电码盘等）和频率输出式数字传感器（如振弦式、振筒式和振膜式传感器）5.1码盘式传感器建立在编码器基础上。编码器按原理分类，有电触式、电容式、感应式、光电式等。光电式又称光学编码器。编码器又可分为增量编码器和绝对编码器两大类。光电式属于绝对编码器。编码器包括码盘和码尺。前者用于测角度，后者用于测长度。测长度实际应用较少。光学码盘式传感器是用光电方法把被测角位移转换成以数字代码形式表示的电信号的转换部件。6.热电式传感器定义：是一种将温度变化转换为电量变化的装置。将温度转换为电势的传感器称为热电偶，转换为电阻值的称为热电阻。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

他们是如何定义传感器的？

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。

中国物联网校企联盟认为，传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。”

传感器在新韦式大词典中定义为：“从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。

传感器的作用

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或优先状态，并使产品达到较好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

传感器的组成

传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成，如图1所示。

敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。

传感器的主要功能

常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：

光敏传感器——视觉

声敏传感器——听觉

气敏传感器——嗅觉

化学传感器——味觉

压敏、温敏、流体传感器——触觉

敏感元件的分类：

物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。

化学类，基于化学反应的原理。

生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。

传感器的技术特点

中国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段，它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。传感器技术历经了多年的发展，其技术的发展大体可分三代：

靠前代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感受和转化信号。

第二代是上70年代发展起来的固体型传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成。如：利用热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器。

第三代传感器是以后刚刚发展起来的智能型传感器，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，使传感器具有一定的人工智能。

传感器技术及产业特点

传感器技术及其产业的特点可以归纳为：基础、应用两头依附；技术、投资两个密集；产品、产业两大分散。

基础、应用两头依附

基础依附，是指传感器技术的发展依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术这四块基石。敏感机理千差万别，敏感材料多种多样，工艺设备各不相同，计测技术大相径庭，没有上述四块基石的支撑，传感器技术难以为继。

应用依附是指传感器技术基本上属于应用技术，其市场开发多依赖于检测装置和自动控制系统的应用，才能真正体现出它的高附加效益并形成现实市场。也即发展传感器技术要以市场为导向，实行需求牵引。

技术、投资两个密集

技术密集是指传感器在研制和制造过程中技术的多样性、边缘性、综合性和技艺性。它是多种高技术的集合产物。由于技术密集也自然要求人才密集。

投资密集是指研究开发和生产某一种传感器产品要求一定的投资强度，尤其是在工程化研究以及建立规模经济生产线时，更要求较大的投资。

产品、产业两大分散

产品结构和产业结构的两大分散是指传感器产品门类品种繁多（共10大类、42小类近6000个品种），其应用渗透到各个产业部门，它的发展既有各产业发展的推动力，又强烈地依赖于各产业的支撑作用。只有按照市场需求，不断调整产业结构和产品结构，才能实现传感器产业的全面、协调、持续发展。传感器的概念及分类传感器应用范围广泛,在各个领域、行业备受青睐。传感器的常见构成要素除了敏感元件和转换元件外,还包括变换电路和辅助电源。其中:敏感元件的直观性最强,能够输出与之相关的各类物理量信号;转换元件的价值在于更改上述元件输出的内容,转变为电信号的形式;变换电路的主要作用是放大、调制转换元件输出的电