手机中的传感器及其原理(带你了解智能手机里的13种传感器)

随着科技的发展，手机不再是简单的通讯工具，而是一种功能全面的便携式电子设备。手机的虚拟功能，如交互、游戏等，都是通过处理器强大的计算能力来实现的，而与现实结合的功能则是通过传感器来实现的。下面帮你整理一下手机常见的传感器，帮助你了解它们的原理和用途。

一、光线传感器：

原理：光电晶体管在接收外界光线时，会产生强弱不同的电流，从而感知环境光的亮度。

用法：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天增加屏幕亮度，晚上降低屏幕亮度，使屏幕看得更清楚，不刺眼。拍照时也可用于自动白平衡。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灯发出红外线，被近距离物体反射，红外控制器通过接收红外线的强度来测量距离。一般有效距离在10cm以内。距离传感器具有发射和接收装置，并且通常尺寸较大。

用途：检测手机是否贴在耳朵上打电话，从而自动关屏省电。它还可以用于在皮套和口袋模式下自动解锁和锁定屏幕。

另：光线传感器和距离传感器的位置

一般光线传感器和距离传感器放在一起，位于手机前置接收器周围，所以有问题。手机额头孔洞太多或者黑条不好看，所以苹果一直在努力减少或者隐藏孔洞。黑色面板手机可以轻松隐藏这两个传感器，但白色面板就有点困难了。

从苹果的IPhone5开始，光感器就做成了白色，隐蔽性很好，但是很多国产手机厂商暂时做不到。他们只能选择更小的传感器，把光线距离传感器放在一起做成更小的长条，或者像摄像头那样的大圆，这样更好看。锤子的传感器也是长的，但是直接放在接收器里，是隐藏的。

三、重力传感器：

原理：利用压电效应，将传感器内部的一个砝码与压电片集成在一起，通过两个正交方向产生的电压计算出水平方向。

用途：手机屏幕智能切换，拍照定向，重力感应游戏(如滚钢珠)。

四、加速度传感器

原理：和重力传感器一样，也是压电效应。它通过三维来确定加速度方向，但耗电少，精度低。

用途：计步，手机摆放方位角度。

五、磁场传感器：

原理：各向异性磁阻材料在感受到微弱的磁场变化时会改变自身的电阻，所以手机只需旋转或晃动几下就能准确指示方向。

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。当一个物体(陀螺)在高速旋转，其旋转轴不受外力影响时，旋转轴的方向不会改变。陀螺仪就是基于这个原理，利用它来保持一定的方向。三轴陀螺仪可以代替三个单轴陀螺仪，可以同时测量六个方向的位置、运动轨迹和加速度。

用途：体感、摇动(摇动手机实现部分功能)、平移、旋转、游戏中手机可以控制视角、VR虚拟现实、GPS中无信号(如隧道)根据物体运动状态实现常规导航。

七、GPS

原理：地球静默轨道上运行着24颗GPS卫星，每颗卫星每时每刻都向全世界广播自己当前的位置坐标和时间戳信息。移动电话模块通过天线接收信息。GPS模块中的芯片以高速运动卫星的瞬时位置为已知起始数据，根据卫星发射坐标与接收坐标的时间差计算卫星与手机的距离，通过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

目前主流是电容式指纹识别，但从2016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。

电容式传感器的原理：手指构成第一级电容，另一极是硅片阵列。人体携带的微电场与电容传感器之间形成微电流，指纹的峰谷与传感器之间的距离形成电容的差异，从而刻画出指纹图像。

指纹传感器原理：超声波多用于测距，如用于海底地形测绘的声纳系统。超声波指纹识别的原理是一样的，就是可以直接扫描映射指纹纹理，甚至可以检测到毛孔。所以超声波得到的指纹是3D的，而电容指纹是2D的。不仅超声波识别速度更快。而且不受汗油干扰，指纹细节丰富，不易破解。

用途：加密，解锁，支付。

八、指纹传感器

原理：霍尔磁电效应，当电流通过磁场中的导体时，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向的力，从而在导体两端产生电位差。

用途：翻盖自动解锁，关闭时自动锁屏。

九、霍尔传感器

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器相连。气压的变化引起电阻或电容的值发生变化，从而获得气压数据。

用法：GPS在计算高度时会有10米左右的误差。气压传感器主要用于修正高度误差(低至1米左右)，当然也可以用来辅助GPS定位立交桥或楼层。

十、气压传感器：

原理：用高亮度LED光源照射手指。当心脏将新鲜血液压入毛细血管时，亮度(红色的深浅)呈现出波浪式的周期性变化。这种有规律变化的间隔可以很快被摄像头捕捉到，然后在手机中应用转换就可以判断出心脏的收缩频率。

用途：运动，健康

十一、心率传感器

原理：利用某些半导体、金属或金属化合物的光电发射效应，在紫外线的照射下会释放出大量的电子。可以通过检测这种放电效应来计算这种外部线的强度。

用途：运动，健康

十二、血氧传感器

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。紫外线的强度可以通过检测这种放电效应来计算。

用途：运动，健康

十三、紫外线传感器

前八个传感器统称为手机的标准。后五种比较少见，主要用于医疗保健，比较高配置的手机基本常见。

手机不再是通讯工具，它只是一个全能的个人助理工具。常用的和实用的要整合，不常用的和有用的也要整合。可以想象，未来手机会集成越来越多的传感器，变得更加智能。