手機常見傳感器的原理和用途

隨著技術(shù)的進步，手機已經(jīng)不再是一個簡單的通信工具，而是具有綜合功能的便攜式電子設備。手機的虛擬功能，比如交互、游戲、都是通過處理器強大的計算能力來實現(xiàn)，便與現(xiàn)實結(jié)合的功能，則是通過傳感器來實現(xiàn)。下面就幫助大家整理手機常見的傳感器，幫助了解其原理和用途。

一、光線傳感器：

原理：光敏三極管，接受外界光線時，會產(chǎn)生強弱不等的電流，從而感知環(huán)境光亮度。

用途：通常用于調(diào)節(jié)屏幕自動背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，并且不刺眼。也可用于拍照時自動白平衡。還可以配合下面的距離傳感器檢測手機是否在口袋里防止誤觸。

二、距離傳感器：

原理：紅外LED燈射紅外線，被近距離物體反射后，紅外控測器通過接收到紅外線的強度，測定距離，一般有效距離在10cm內(nèi)。距離傳感器同時擁有發(fā)射和接受裝置，一般體積較大。

用途：檢測手機是否貼在耳朵上正在打電話，以便自動熄滅屏幕達到省電的目的。也可用于皮套、口袋模式下自動實現(xiàn)解鎖與鎖屏動作。

另：光線傳感器與距離傳感器的位置

光線傳感器與距離傳感器一般都是放在一起的，位于手機正面聽筒周圍，這樣就存在一個問題，手機的額頭上開了太多洞或黑色長條不太好看，所以蘋果一直在想方設法減少開孔、或者隱藏開孔。黑色面板的手機可以輕易隱藏這兩個傳感器，但白色面板就有點難度。

蘋果從IPhone5開始，將光線傳感器做成了白色，很好的隱藏了起來，但很多國產(chǎn)手機廠商暫時無法做到，他們只能選用更小尺寸的傳感器，將光線+距離傳感器放在一起做成更小的長條形，或者和攝像頭一樣的大圓形，這樣相對好看一些。錘子的傳感器也是長條形，但直接放在了聽筒里面，也算是隱藏起來了。

三、重力傳感器：

原理：利用壓電效應實現(xiàn)，傳感器內(nèi)部一塊重物和壓電片整合在一起，通過正交兩個方向產(chǎn)生的電壓大小，來計算出水平方向。

用途：手機橫豎屏智能切換、拍照照片朝向、重力感應類游戲（如滾鋼珠）。

四、加速度傳感器

原理：與重力傳感器相同，也是壓電效應，通過三個維度確定加速度方向，但功耗更小，精度低。

用途：計步、手機擺放位置朝向角度。

五、磁場傳感器：

原理：各向異性磁致電阻材料，感受到微弱的磁場變化時會導致自身電阻產(chǎn)生變化，所以手機旋轉(zhuǎn)或晃動幾下才能準確指示方向。

用途：指南針，地圖導航方向、金屬探測器APP。

六、陀螺儀：

原理：角動量守恒，一個正在高速旋轉(zhuǎn)的物體（陀螺），它的旋轉(zhuǎn)軸沒有受到外力影響時，旋轉(zhuǎn)軸的指向是不會有任何改變的。陀螺儀就是以這個原理任為依據(jù)，用它來保持一定的方向。三軸陀螺儀可以替代三個單軸陀螺儀，可同時測定6個方向的位置、移動軌跡及加速度。

用途：體感、搖一搖（晃動手機實現(xiàn)一些功能）、平移、轉(zhuǎn)動、移動手機可在游戲中控制視角、VR虛擬現(xiàn)實、在GPS沒有信號（如隧道中）根據(jù)物體運動狀態(tài)實現(xiàn)慣例導航。

七、GPS

原理：地球特寂軌道上運行著24顆GPS衛(wèi)星，每一顆衛(wèi)星都在時刻不停地向全世界廣播自己的當前的位置坐標及時間戳信息。手機GPS模塊通過天線接收到這些信息。GPS模塊中的芯片根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射坐標的時間戳與接收時的時間差算出衛(wèi)星與手機的距離，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置坐標。

用途：地圖、導航、測速、測距。

八、指紋傳感器

目前的主流是電容式指紋識別，但從2016年開始識別速度更快識別率更高的超聲波指紋識別會逐漸普及。

電容指紋傳感器的原理：手指構(gòu)成電容的一級，另一極是硅晶片陣列，通過人體帶有的微電場與電容傳感器間形成微電流，指紋的波峰波谷及感應器之間的距離形成電容高低差，從而描繪出指紋圖像。

超聲波指紋傳感器原理：超聲波多用于測量距離，比如海底地形測繪用的聲納系統(tǒng)。超聲波指紋識別的原理也相同，就是直接掃描并測繪指紋紋理，甚至連毛孔都能測出來。因此超聲波獲得的指紋是3D立體的，而電容指紋是2D平面的。超聲波不僅識別速度更快。而且不受汗水油污的干擾、指紋細節(jié)更豐富難以破解。

用途：加密、解鎖、支付。

九、霍爾傳感器

原理：霍爾磁電效應，當電流通過一個位于磁場中的導體的時候，磁場會對導體中中的電子產(chǎn)生一個垂直于電子運動方向上的作用力，從而在導體的兩端產(chǎn)生電勢差。

用途：翻蓋自動解鎖、合蓋自動鎖屏

十、氣壓傳感器：

原理：分為變?nèi)菔交蜃冏枋綒鈮簜鞲衅?，將薄膜與變阻器或電容連接起來，氣壓變化導致電阻或電容的數(shù)值發(fā)生變化，從而獲得氣壓數(shù)據(jù)。

用途：GPS計算海拔會有十米左右的誤差，氣壓傳感器主要用于修正海拔誤差（降至1米左右），當然也能用來輔助GPS定位立交橋或樓層位置。

十一、心率傳感器

原理：用高亮度LED光源照射手指，當心臟將新鮮的血液壓入毛細血管時，亮度（紅色的深度）呈現(xiàn)如波浪般的周期性變化，通過攝像頭快速捕捉這一有規(guī)律變化的間隔，再通過手機內(nèi)應用換算，從而判斷出心臟的收縮頻率。

用途：運動、健康

十二、血氧傳感器

原理：利用某些半導體、金屬或金屬化合物的光電發(fā)射效應，在紫外線照射下會釋放出大量電子，檢測這種放電效應可計算出此外線強度。

用途：運動、健康

十三、紫外線傳感器

原理：利用某些半導體、金屬或金屬化合物的光電發(fā)射效應，在紫外線照射下會釋放出大量電子。檢測這種放電效應可計算出紫外線的強度。

用途：運動、健康

總結(jié) ：

前面八個的傳感器統(tǒng)稱手機的標配。最后五個比較少見，主要用于醫(yī)療健康的比較多，比較高配的手機的基本還是比較常見。

手機早已不是通信工具，簡直是一個全能的個人助理工具，常用的實用的要集成，不常用的偶爾有用的也要集成，可以想象未來的手機會集成越來越多的傳感器，也會越來越智能。
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