手机中常用传感器

智能手机技术的发展速度快得令人难以想象，这其中就包含传感器技术。手机当中的传感器有能力让我们的生活方式发生重大转变。

手机传感器

手机中的传感器是指手机上的那些能够通过芯片来感应的元器件，如反应距离值、光线值、温度值、亮度值和压力值等。和所有的电子元件一样，这些传感器都在越变越小，性能越来越强，同时成本也越来越低。

通过传感器采集的各种数据，经由手机的程序软件分析计算，生成了各种应用。如今的手机，已经在我们的社交、金融支付、运动监测、娱乐、学习等各方面提供了极其便利的功能。

今天，我们来为您扒一扒手机中的各种传感器

一、温度传感器 （Temperature sensor）

原理：温度传感器 temperature transducer，利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。

用途：监测手机内部以及电池的温度

许多智能手机都配置有温度传感器，有的还不止一个。区别就在于它们的目的是监测手机内部以及电池的温度。如果发现某一部件温度过高，手机就会关机，防止手机损坏。 扩展功能方面，温度传感器也能检测外界空气中的温度变化，甚至是用户当前的体温。

当今智能手机的技术水平快速更新，很大程度来源于手机中的传感器技术的创新突破，利用基础传感器的集成应用和软件支持，手机研发人员开发出了许多酷炫的手机功能

二、加速度传感器（Acceleration sensor）

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。

加速度传感器的概念和重力传感器略微有些重叠，但事实上却又不一样。加速度传感器是多个维度测算的，是指x、y、z三个方向上的加速度值，主要测算一些瞬时加速或减速的动作。比如测量手机的运动速度和方向，当用户拿着手机运动时，会出现上下摆动的情况，这样可以检测出加速度在某个方向上来回改变，通过检测这个来回改变的次数，可以计算出步数。在游戏里能通过加速度传感器触发特殊指令。日常应用中的一些甩动切歌、翻转静音等也都用到了这枚传感器。

加速度传感器功耗小但精度低。通常运用在手机中可用来计步、判断手机朝向的方向。

加速度传感器的概念和重力传感器略微有些重叠，但事实上却又不一样。加速度传感器是多个维度测算的，是指x、y、z三个方向上的加速度值，主要测算一些瞬时加速或减速的动作。比如测量手机的运动速度和方向，当用户拿着手机运动时，会出现上下摆动的情况，这样可以检测出加速度在某个方向上来回改变，通过检测这个来回改变的次数，可以计算出步数。在游戏里能通过加速度传感器触发特殊指令。日常应用中的一些甩动切歌、翻转静音等也都用到了这枚传感器。

加速度传感器功耗小但精度低。通常运用在手机中可用来计步、判断手机朝向的方向。

三、重力传感器（G-Sensor）

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）。

透过压电效应来实现。重力传感器内部有一块重物与压电片整合在一起，透过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平的方向。运用在手机中时，可用来切换横屏与直屏方向。

在一些游戏中也可以通过重力传感器来实现更丰富的交互控制，比如平衡球、赛车游戏等。

四、光线传感器（Ambient Light Sensor）

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。

光线传感器类似于手机的眼睛。人类的眼睛能在不同光线的环境下，调整进入眼睛的光线。而光线传感器则可以让手机感测环境光线的强度，用来调节手机荧幕的亮度。而因为荧幕通常是手机最耗电的部分，因此运用光线传感器来协助调整荧幕亮度，能进一步达到延长电池寿命的作用。光线传感器也可搭配其他传感器一同来侦测手机是否被放置在口袋中，以防止误触。

五、紫外线传感器 （UV sensor）

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。

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，透过检测这种放电效应可计算出紫外线强度。主要用途也在运动与健康领域。探测环境中的辐射水平。

现在应用这种传感器的手机并不多见，目前韩国GENICOM紫外线传感器在穿戴设备已有使用，如智能手机UV检测。在穿戴设备上主推型号有：GUVA-C22SD（COB封装），GUVB-C21SD（COB封装）/GUVA-S12SD（SMD封装）；COB封装系统热阻低于SMD封装，寿命更长。

紫外传感器在可穿戴设备上的使用：

UV传感器可广泛应用于：智能穿戴设备的紫外线指数检测，如带UV指数检测功能的手表，带UV指数检测的智能手机，户外检测UV指数设备等，还可以用于紫外线消毒时，用来监测紫外线强度。UV火焰探测器等。

主要特点：肖特基类型的光电二极管；尺寸小；响应快和低暗电流；光伏模式运行；

1, 韩国GENICOM GUVB-C21SD紫外线传感器

产品介绍

一.GUVB-C21SD紫外线传感器特性：

-芯片大小0.4mm，COB 2418封装

-铝氮化镓材料

-肖特基光电二极管

-光伏模式操作

-良好的可见盲

-高响应，低暗电流

二、GUVB-C21SD紫外线传感器应用：

-UV 指数监控

三、GUVB-C21SD紫外线传感器规格：

光谱检测范围:240-320nm
     活性区域：0.076mm2
     响应度:0.11A/W
     暗电流:1nA
     光电流:64~78nA UVB灯,1mW/cm2

四、GUVB-C21SD紫外线传感器主要应用

UV传感器可广泛应用于：智能穿戴设备的紫外线指数检测，如带UV指数检测功能的手表，带UV指数检测的智能手机，户外检测UV指数设备等，还可以用于紫外线消毒时，用来监测紫外线强度。UV火焰探测器等。

2. 韩国GENICOM GUVA-C22SD紫外线传感器

产品介绍

一、GUVA-C22SD紫外线传感器特性：

-芯片大小0.4mm，COB2418封装

-氮化镓材料

-肖特基光电二极管

-光伏模式操作

-良好的可见盲

-高响应，低暗电流

二、GUVA-C22SD紫外线传感器应用：

-UV指数监控

-UV-A灯/LED监控

三、GUVA-C22SD紫外线传感器规格：

光谱检测范围:240-370nm
     活性区域：0.076mm2
     响应度:0.14A/W
     暗电流:1nA
     光电流:101~125nA UVA灯,1mW/cm2

UV传感器可广泛应用于：智能穿戴设备的紫外线指数检测，如带UV指数检测功能的手表，带UV指数检测的智能手机，户外检测UV指数设备等，还可以用于紫外线消毒时，用来监测紫外线强度。UV火焰探测器等。

六、距离传感器（proximity sensor）

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。

由一个红外LED灯和红外辐射光线探测器构成。距离传感器位于手机的听筒附近，手机靠近耳朵时，系统借助距离传感器知道用户在通电话，然后会关闭显示屏，防止用户因误操作影响通话。距离传感器的工作原理是，红外LED灯发出的不可见红外光由附近的物体反射后，被红外辐射光线探测器探测到。距离传感器一般是配合着光线传感器来使用。

七、磁场传感器（MagneTIsm Sensor）

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。

磁场传感器是利用磁阻来测量平面磁场，从而检测出磁场强度以及方向位置。一般用在常见的指南针或是地图导航中，帮助手机用户实现准确定位。

通过磁场传感器，可以获得手机在x、y、z三个方向上的磁场强度，当你旋转手机，直到只有一个方向上的值不为零时，你的手机就指向了正南方。很多手机上的指南针应用，都是利用了这个传感器的数据。同时，可以根据三个方向上磁场强度的不同，计算出手机在三维空间中的具体朝向。

八、陀螺仪传感器（Gyroscope Sensor）

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。

陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴动作的角速度，是补充MEMS加速度计（加速度传感器）功能的理想技术。事实上，如果结合加速度计和陀螺仪这两种传感器，系统设计人员可以跟踪并捕捉3D空间的完整动作，为终端用户提供更真实的用户体验、精确的导航系统及其他功能。手机中的“摇一摇”功能（例如摇动手机就能抽签…）、体感技术，还有VR视角的调整与侦测，都是运用到陀螺仪的作用。

而陀螺仪传感器对于一些感应游戏来说是必需的元件，正是有了这款传感器，手机游戏的交互才有了革命性的转变，用户结合身体多方位的操作对游戏进行反馈，而不仅仅只是简单的按键。

平时手机里标配的都是三轴陀螺仪，可追踪6个方向的位移变化。 三轴陀螺仪可以拿到当前手机在x、y、z三个方向上的角加速度， 用来检测手机的旋转方向。一些翻转手机，接听电话的功能，就是利用角加速度的变化来实现的。

九、GPS位置传感器

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。

GPS位置传感器主要作用是通过天线来接收到卫星的坐标信息帮用户定位。随着4G网络普及，GPS被应用在更多场景，比如与智能硬件配合实现远程定位监控，或是设备丢失后定位查找。

十、指纹传感器 (FPG)

目前主流的技术是电容式指纹传感器，然而超音波指纹传感器也有逐渐流行起来趋势。电容式指纹传感器作用时，手指是电容的一极、另一极则是矽晶片阵列，透过人体带有的微电场与电容传感器之间产生的微电流，指纹的波峰波谷与传感器之间的距离形成电容高低差，来描绘出指纹的图形。

而超音波指纹传感器原理也类似，但不会受到汗水、油污的干扰，辨识速度也更为快速。运用在手机中可用来解锁、加密、支付等等。可以自动采集用户指纹，以此实现保护隐私的效果，通常被用作一种安全措施。

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……

十一、霍尔传感器（Hall Sensor）

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

霍尔传感器安装在手机上主要功能就是使用智能皮套（磁皮套），扣上皮套后屏幕就会在皮套上留出的小窗口中出现一个小窗口界面，用来接听来电或阅读短信。

十二、气压传感器（barometer Sensor）

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。

将薄膜与变组器或电容连接在一起，当气压产生变化时，会导致电阻或电容数值发生变化，借此量测气压的数据。GPS也可用来量测海拔高度但会有10米左右的误差，若是搭载气压传感器，则可以将误差校正到1米左右，有助于提高GPS（全球定位系统）的精度。

此外，在一些户外运用需要测量气压值时，此时搭配气压传感器的手机也能派上用场，在iOS的健康应用中，可以计算出你爬了几层楼。

十三、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。

透过高亮度的LED灯照射手指，因心脏将血液压送到毛细血管时，亮度（红光的深度）会呈现周期性的变化。再透过摄影机捕捉这一些规律性的变化，并将数据传送到手机中进行运算，进而判断心脏的收缩频率，得出每分钟的心跳数。

通过检测用户手指上血管每分钟的脉动数量获得用户的心率数据。心率传感器在穿戴设别中比较常见。

十四、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。

十五、超声波传感器 (ultrasonic sensor)

超声波传感器实现完美全息屏占比91.3%的全息屏毫无疑问带来的最大优势是视觉上的震撼。传统的智能手机顶部的元器件通常有三个：前置摄像头、基于红外测距原理的接近传感器、听筒，如何把这三个元器件藏起来的呢？

首先，前置摄像头被设计在底部右侧。其次，听筒方面采用陶瓷声学系统替代听筒发声的工作。

而传统基于红外测距原理的接近传感器，被采用了超声波测距传感器来替代。超声波测距传感器将超声波信号转换为电信号，具有频率高、波长短、绕射现象小的特点，能够对液体、固体进行穿透，因此传感器可以隐藏于手机屏幕内部，避免占用屏幕外部空间。

转载本站文章请注明出处：仪器仪表应用_传感器应用_智能硬件产品 http://news.isweek.cn/?p=3329