手机里竟然有这么多传感器 研究其作用

    随着技术的进步，手机已经不再是一个简单的通信工具，而是具有综合功能的便携式电子设备。手机的虚拟功能，比如交互、游戏、都是通过处理器强大的计算能力来实现的，但与现实结合的功能，则是通过传感器来实现。本文就为大家整理了手机中常见的传感器，帮助大家了解其原理和用途。

    一、光线传感器：

    原理：光敏三极管，接受外界光线时，会产生强弱不等的电流，从而感知环境光亮度。

    用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，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。也可用于拍照时自动白平衡。还可以配合下面的距离传感器检测手机是否在口袋里防止误触。

    二、距离传感器：

    原理：红外LED灯发射红外线，被近距离物体反射后，红外探测器通过接收到红外线的强度，测定距离，一般有效距离在10cm内。距离传感器同时拥有发射和接受装置，一般体积较大。

    用途：检测手机是否贴在耳朵上正在打电话，以便自动熄灭屏幕达到省电的目的。也可用于皮套、口袋模式下自动实现解锁与锁屏动作。

    题外话：光线传感器与距离传感器的位置

    光线传感器和距离传感器一般都是放在一起的，位于手机正面听筒周围，这样就存在一个问题，手机的额头上开了太多洞或黑色长条不太好看，所以苹果一直在想方设法减少开孔、或者隐藏开孔。黑色面板的手机可以轻易隐藏这两个传感器，但白色面板就有点难度了： 

    苹果从iPhone5开始，将光线传感器做成了白色，很好的隐藏了起来，但很多国产手机厂商暂时无法做到，他们只能选用更小尺寸的传感器，将光线+距离传感器放在一起做成更小的长条形，或者和摄像头一样大的大圆形，这样相对好看一些。锤子的传感器也是长条形，但直接放在了听筒里面，也算是隐藏了起来。

    三、重力传感器：

    原理：利用压电效应实现，传感器内部一块重物和压电片整合在一起，通过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平方向。

    用途：手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏（如滚钢珠）。

    四、加速度传感器

    原理：与重力传感器相同，也是压电效应，通过三个维度确定加速度方向，但功耗更小，但精度低。

    用途：计步、手机摆放位置朝向角度。

    五、磁场传感器：

    原理：各向异性磁致电阻材料，感受到微弱的磁场变化时会导致自身电阻产生变化，所以手机要旋转或晃动几下才能准确指示方向。

    用途：指南针、地图导航方向、金属探测器APP。

    六、陀螺仪： 

    原理：角动量守恒，一个正在高速旋转的物体（陀螺），它的旋转轴没有受到外力影响时，旋转轴的指向是不会有任何改变的。陀螺仪就是以这个原理作为依据，用它来保持一定的方向。三轴陀螺仪可以替代三个单轴陀螺仪，可同时测定6个方向的位置、移动轨迹及加速度。

    用途：体感、摇一摇（晃动手机实现一些功能）、平移/转动/移动手机可在游戏中控制视角、VR虚拟现实、在GPS没有信号时（如隧道中）根据物体运动状态实现惯性导航。

    七、GPS 

    原理：地球特定轨道上运行着24颗GPS卫星，每一颗卫星都在时刻不停地向全世界广播自己的当前的位置坐标及时间戳信息。手机GPS模块通过天线接收到这些信息。GPS模块中的芯片根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，根据卫星发射坐标的时间戳与接收时的时间差计算出卫星与手机的距离，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置坐标。

    用途：地图、导航、测速、测距。

    八、指纹传感器：

    目前的主流是电容式指纹识别，但从今年开始识别速度更快识别率更高的超声波指纹识别会逐渐普及。

    电容指纹传感器原理：手指构成电容的一极，另一极是硅晶片阵列，通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流，指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像。

    超声波指纹传感器原理：超声波多用于测量距离，比如海底地形测绘用的声纳系统。超声波指纹识别的原理也相同，就是直接扫描并测绘指纹纹理，甚至连毛孔都能测绘出来。因此超声波获得的指纹是3D立体的，而电容指纹是2D平面的。超声波不仅识别速度更快、而且不受汗水油污的干扰、指纹细节更丰富难以破解。

    用途：加密、解锁、支付……

    九、霍尔感应器 

    原理：霍尔磁电效应，当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力，从而在导体的两端产生电势差。

    用途：翻盖自动解锁、合盖自动锁屏

    十、气压传感器

    原理：分为变容式或变阻式气压传感器，将薄膜与变阻器或电容连接起来，气压变化导致电阻或电容的数值发生变化，从而获得气压数据。

    用途：GPS计算海拔会有十米左右的误差，气压传感器主要用于修正海拔误差（将至1米左右），当然也能用来辅助GPS定位立交桥或楼层位置。

    十一、心率传感器： 

    原理：用高亮度LED光源照射手指，当心脏将新鲜的血液压入毛细血管时，亮度（红色的深度）呈现如波浪般的周期性变化，通过摄像头快速捕捉这一有规律变化的间隔，再通过手机内应用换算，从而判断出心脏的收缩频率。

    用途：运动、健康。

    十二、血氧传感器：

    原理：血液中血红蛋白和氧合血红蛋白对红外光和红光的吸收比率不同，用红外光和红光两个LED同时照射手指，测量反射光的吸收光谱，就可以测量血氧含量。

    用途：运动、健康。

    十三、紫外线传感器：

    原理：利用某些半导体、金属或金属化合物的光电发射效应，在紫外线照射下会释放出大量电子，检测这种放电效应可计算出紫外线强度。

    用途：运动、健康。

    总结：

    前七个传感器，几乎是每个智能手机的标配；
    第八个传感器——指纹识别，现在有全面普及的趋势，六七百元的手机也开始标配了，主要归功于移动支付时代的到来，安全与便捷性要求提高所致；
    第九个传感器，官方卖皮套的手机或平板一般都支持；
    最后四个比较少见，主要针对户外、运动、健康一类的特殊用户群体，多见于三星高端手机，其实在智能手表手环一类的产品上更常见。

    手机早已不是通信工具，简直是一个全能的个人助理工具，人们巴不得手机可以集成任何功能，常用的实用的要集成，不常用的偶尔有用的也要集成，可以想象未来的手机会集成越来越多的传感器。■