手機(jī)中集成的各類傳感器

傳感器應(yīng)用智能手機(jī)能支持那么多的娛樂應(yīng)用，歸根結(jié)底在于它里面集成的各類傳感器，包括重力感應(yīng)器、加速度傳感器、陀螺儀、電子羅盤和指紋傳感器等。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能手機(jī)已經(jīng)成為人們生活不可獲取的一部分，同時(shí)其職能也從一開始的通訊發(fā)展到現(xiàn)在的娛樂、社交甚至生產(chǎn)。而智能手機(jī)能支持那么多的娛樂應(yīng)用，歸根結(jié)底在于它里面集成的各類傳感器，包括重力感應(yīng)器、加速度傳感器、陀螺儀、電子羅盤和指紋傳感器等。

重力傳感器

在iOS、Android平臺(tái)中，很多游戲都運(yùn)用到重力傳感器，比如極品飛車系列、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)系列等等，它們帶給用戶新鮮的體驗(yàn)。還有手機(jī)橫豎屏智能切換和照片查看時(shí)自動(dòng)換朝向，都需要運(yùn)用重力傳感器。

重力傳感器的工作原理是利用壓電效應(yīng)實(shí)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(gè)方向產(chǎn)生的電壓大小，來計(jì)算出水平方向。一般手機(jī)系統(tǒng)默認(rèn)重力感應(yīng)的中心為水平放置。但是在應(yīng)用中，用戶在娛樂時(shí)難以做到讓手機(jī)永遠(yuǎn)保持水平姿勢(shì)。所以，用戶也可以自己選擇設(shè)置持握狀態(tài)下的中心。但是如果手機(jī)只裝配了重力感應(yīng)器的話，那它最多只能感應(yīng)傾斜90度，如果再加上三軸加速度傳感器，那就擴(kuò)展到360度了。

三軸加速度傳感器

三軸加速度傳感器是手機(jī)中另一個(gè)非常重要的傳感器，它可以測(cè)出手機(jī)相對(duì)于水平面的傾斜度?？捎糜谟?jì)步、感知手機(jī)擺放位置朝向角度等。

其工作原理與重力傳感器相同，也是壓電效應(yīng)，并通過三個(gè)維度確定加速度方向。

陀螺儀

最早，陀螺儀大多應(yīng)用于直升飛機(jī)中，以保持飛機(jī)姿態(tài)，塊頭也比較大。有了MEMS技術(shù)之后，把它的體積變小很多，可以集成到手機(jī)里面，價(jià)格也降低很多。

它的工作原理是利用角動(dòng)量守恒原理（一個(gè)正在高速旋轉(zhuǎn)的陀螺，它的旋轉(zhuǎn)軸沒有受到外力影響時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸的指向是不會(huì)有任何改變的），來判別物體在空間中的相對(duì)位置、方向、角度和水平的變化。三軸陀螺儀可以替代三個(gè)單軸陀螺儀，可同時(shí)測(cè)定6個(gè)方向的位置、移動(dòng)軌跡及加速度。

事實(shí)上，如果結(jié)合加速度計(jì)和陀螺儀這兩種傳感器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以跟蹤并捕捉3D空間的完整動(dòng)作，為終端用戶提供更真實(shí)的用戶體驗(yàn)、精確的導(dǎo)航系統(tǒng)及其他功能。手機(jī)中的“搖一搖”功能（例如搖動(dòng)手機(jī)就能抽簽…）、體感技術(shù)，還有VR視角的調(diào)整與偵測(cè)，都是運(yùn)用到陀螺儀的作用。

電子羅盤

電子羅盤可以用來感知方位，這在無GPS信號(hào)或網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不好的時(shí)候，很有用處。它是通過地球磁場(chǎng)來進(jìn)行分辨的，緊急情況下可以當(dāng)作指南針使用，感知東南西北的方向。

氣壓傳感器

將薄膜與變阻器或電容連接在一起，當(dāng)氣壓產(chǎn)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電阻或電容數(shù)值發(fā)生變化，藉此量測(cè)氣壓的數(shù)據(jù)。GPS也可用來量測(cè)海拔高度但會(huì)有10米左右的誤差，若是搭載氣壓傳感器，則可以將誤差校正到1米左右；也可用來輔助GPS定位，來確認(rèn)所在樓層位置等信息。蘋果的iPhone6/6s系列都搭載了氣壓傳感器。

GNSS

GNSS的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem），它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國(guó)的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國(guó)的WAAS（廣域增強(qiáng)系統(tǒng)）、歐洲的EGNOS（歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng)）和日本的MSAS（多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)）等，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

指紋傳感器

目前主流的技術(shù)是電容式指紋傳感器，然而超音波指紋傳感器也有逐漸流行起來趨勢(shì)。電容式指紋傳感器作用時(shí)，手指是電容的一極、另一極則是硅芯片數(shù)組，透過人體帶有的微電場(chǎng)與電容傳感器之間產(chǎn)生的微電流，指紋的波峰波谷與傳感器之間的距離形成電容高低差，來描繪出指紋的圖形。而超音波指紋傳感器原理也類似，但不會(huì)受到汗水、油污的干擾，辨識(shí)速度也更為快速。運(yùn)用在手機(jī)中可用來解鎖、加密、支付等等。

3D深度傳感器

感知距離和深度，對(duì)多數(shù)人的雙眼來說都是輕松而自然的。但讓智能手機(jī)也能探測(cè)到環(huán)境深度特征，可并不容易。普通的攝像頭無法單獨(dú)完成這一任務(wù)，必須依靠深度傳感器。

手機(jī)人臉識(shí)別功能采用的是TOF，3D成像技術(shù)，TOF是Timeofflight的簡(jiǎn)寫，直譯為飛行時(shí)間的意思。所謂飛行時(shí)間法3D成像，是通過給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖，隨后用深度傳感器接收從物體返回的光，根據(jù)探測(cè)光脈沖的飛行（往返）時(shí)間來得到目標(biāo)物距離。

霍爾傳感器

霍爾傳感器主要運(yùn)用在翻蓋解鎖、合蓋鎖定屏幕等功能當(dāng)中，蘋果的Smartcover還有多個(gè)品牌的官方手機(jī)配件，都運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù)。

其工作原理是霍爾磁電效應(yīng)，當(dāng)電流通過一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向上的的作用力，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。

距離傳感器

距離傳感器可用于檢測(cè)手機(jī)是否貼在耳朵上正在打電話，以便自動(dòng)熄滅屏幕達(dá)到省電的目的。

它是利用光線傳感器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，通過識(shí)別外界光線的強(qiáng)弱，來感應(yīng)傳感器到用戶間的距離變化。具體工作原理是紅外LED燈發(fā)射紅外線，被近距離物體反射后，紅外探測(cè)器通過接收到紅外線的強(qiáng)度，測(cè)定距離。距離傳感器同時(shí)擁有發(fā)射和接收裝置，一般體積較大。