手機中常用感測器以及原理用途

手機中常用感測器

智能手機技術的發展速度快得令人難以想象，這其中就包含感測器技術。手機當中的感測器有能力讓我們的生活方式發生重大轉變。

手機感測器

手機中的感測器是指手機上的那些能夠通過晶元來感應的元器件，如反應距離值、光線值、溫度值、亮度值和壓力值等。和所有的電子元件一樣，這些感測器都在越變越小，性能越來越強，同時成本也越來越低。

通過感測器採集的各種數據，經由手機的程序軟體分析計算，生成了各種應用。如今的手機，已經在我們的社交、金融支付、運動監測、娛樂、學習等各方面提供了極其便利的功能。

今天，我們來為您扒一扒手機中的各種感測器

一、溫度感測器 （Temperature sensor）

原理：溫度感測器 temperature transducer，利用物質各種物理性質隨溫度變化的規律把溫度轉換為可用輸出信號。

用途：監測手機內部以及電池的溫度

許多智能手機都配置有溫度感測器，有的還不止一個。區別就在於它們的目的是監測手機內部以及電池的溫度。如果發現某一部件溫度過高，手機就會關機，防止手機損壞。 擴展功能方面，溫度感測器也能檢測外界空氣中的溫度變化，甚至是用戶當前的體溫。

當今智能手機的技術水平快速更新，很大程度來源於手機中的感測器技術的創新突破，利用基礎感測器的集成應用和軟體支持，手機研發人員開發出了許多酷炫的手機功能

二、加速度感測器（Acceleration sensor）

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

用途：計步、手機擺放位置朝向角度。

加速度感測器的概念和重力感測器略微有些重疊，但事實上卻又不一樣。加速度感測器是多個維度測算的，是指x、y、z三個方向上的加速度值，主要測算一些瞬時加速或減速的動作。比如測量手機的運動速度和方向，當用戶拿著手機運動時，會出現上下擺動的情況，這樣可以檢測出加速度在某個方向上來回改變，通過檢測這個來回改變的次數，可以計算出步數。在遊戲里能通過加速度感測器觸發特殊指令。日常應用中的一些甩動切歌、翻轉靜音等也都用到了這枚感測器。

加速度感測器功耗小但精度低。通常運用在手機中可用來計步、判斷手機朝向的方向。

加速度感測器的概念和重力感測器略微有些重疊，但事實上卻又不一樣。加速度感測器是多個維度測算的，是指x、y、z三個方向上的加速度值，主要測算一些瞬時加速或減速的動作。比如測量手機的運動速度和方向，當用戶拿著手機運動時，會出現上下擺動的情況，這樣可以檢測出加速度在某個方向上來回改變，通過檢測這個來回改變的次數，可以計算出步數。在遊戲里能通過加速度感測器觸發特殊指令。日常應用中的一些甩動切歌、翻轉靜音等也都用到了這枚感測器。

加速度感測器功耗小但精度低。通常運用在手機中可用來計步、判斷手機朝向的方向。

三、重力感測器（G-Sensor）

原理：利用壓電效應實現，感測器內部一塊重物和壓電片整合在一起，通過正交兩個方向產生的電壓大小，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、重力感應類遊戲（如滾鋼珠）。

透過壓電效應來實現。重力感測器內部有一塊重物與壓電片整合在一起，透過正交兩個方向產生的電壓大小，來計算出水平的方向。運用在手機中時，可用來切換橫屏與直屏方向。

在一些遊戲中也可以通過重力感測器來實現更豐富的交互控制，比如平衡球、賽車遊戲等。

四、光線感測器（Ambient Light Sensor）

原理：光敏三極體，接受外界光線時，會產生強弱不等的電流，從而感知環境光亮度。

用途：通常用於調節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，並且不刺眼。也可用於拍照時自動白平衡。還可以配合下面的距離感測器檢測手機是否在口袋裡防止誤觸。

光線感測器類似於手機的眼睛。人類的眼睛能在不同光線的環境下，調整進入眼睛的光線。而光線感測器則可以讓手機感測環境光線的強度，用來調節手機熒幕的亮度。而因為熒幕通常是手機最耗電的部分，因此運用光線感測器來協助調整熒幕亮度，能進一步達到延長電池壽命的作用。光線感測器也可搭配其他感測器一同來偵測手機是否被放置在口袋中，以防止誤觸。

五、紫外線感測器 （UV sensor）

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

用途：運動、健康。

某些半導體、金屬或金屬化合物的光電發射效應，在紫外線照射下會釋放出大量電子，透過檢測這种放電效應可計算出紫外線強度。主要用途也在運動與健康領域。探測環境中的輻射水平。

現在應用這種感測器的手機並不多見，目前韓國GENICOM紫外線感測器在穿戴設備已有使用，如智能手機UV檢測。在穿戴設備上主推型號有：GUVA-C22SD（COB封裝），GUVB-C21SD（COB封裝）/GUVA-S12SD（SMD封裝）；COB封裝系統熱阻低於SMD封裝，壽命更長。

紫外感測器在可穿戴設備上的使用：

UV感測器可廣泛應用於：智能穿戴設備的紫外線指數檢測，如帶UV指數檢測功能的手錶，帶UV指數檢測的智能手機，戶外檢測UV指數設備等，還可以用於紫外線消毒時，用來監測紫外線強度。UV火焰探測器等。

主要特點：肖特基類型的光電二極體；尺寸小；響應快和低暗電流；光伏模式運行；

1, 韓國GENICOM GUVB-C21SD紫外線感測器

產品介紹

一.GUVB-C21SD紫外線感測器特性：

-晶元大小0.4mm，COB 2418封裝

-鋁氮化鎵材料

-肖特基光電二極體

-光伏模式操作

-良好的可見盲

-高響應，低暗電流

二、GUVB-C21SD紫外線感測器應用：

-UV 指數監控

三、GUVB-C21SD紫外線感測器規格：

光譜檢測範圍:240-320nm活性區域：0.076mm2響應度:0.11A/W暗電流:1nA光電流:64~78nA UVB燈,1mW/cm2

四、GUVB-C21SD紫外線感測器主要應用

UV感測器可廣泛應用於：智能穿戴設備的紫外線指數檢測，如帶UV指數檢測功能的手錶，帶UV指數檢測的智能手機，戶外檢測UV指數設備等，還可以用於紫外線消毒時，用來監測紫外線強度。UV火焰探測器等。

2. 韓國GENICOM GUVA-C22SD紫外線感測器

產品介紹

一、GUVA-C22SD紫外線感測器特性：

-晶元大小0.4mm，COB2418封裝

-氮化鎵材料

-肖特基光電二極體

-光伏模式操作

-良好的可見盲

-高響應，低暗電流

二、GUVA-C22SD紫外線感測器應用：

-UV指數監控

-UV-A燈/LED監控

三、GUVA-C22SD紫外線感測器規格：

光譜檢測範圍:240-370nm活性區域：0.076mm2響應度:0.14A/W暗電流:1nA光電流:101~125nA UVA燈,1mW/cm2

UV感測器可廣泛應用於：智能穿戴設備的紫外線指數檢測，如帶UV指數檢測功能的手錶，帶UV指數檢測的智能手機，戶外檢測UV指數設備等，還可以用於紫外線消毒時，用來監測紫外線強度。UV火焰探測器等。

六、距離感測器（proximity sensor）

原理：紅外LED燈發射紅外線，被近距離物體反射后，紅外探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。距離感測器同時擁有發射和接受裝置，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。也可用於皮套、口袋模式下自動實現解鎖與鎖屏動作。

由一個紅外LED燈和紅外輻射光線探測器構成。距離感測器位於手機的聽筒附近，手機靠近耳朵時，系統藉助距離感測器知道用戶在通電話，然後會關閉顯示屏，防止用戶因誤操作影響通話。距離感測器的工作原理是，紅外LED燈發出的不可見紅外光由附近的物體反射后，被紅外輻射光線探測器探測到。距離感測器一般是配合著光線感測器來使用。

七、磁場感測器（MagneTIsm Sensor）

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生變化，所以手機要旋轉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。

磁場感測器是利用磁阻來測量平面磁場，從而檢測出磁場強度以及方向位置。一般用在常見的指南針或是地圖導航中，幫助手機用戶實現準確定位。

通過磁場感測器，可以獲得手機在x、y、z三個方向上的磁場強度，當你旋轉手機，直到只有一個方向上的值不為零時，你的手機就指向了正南方。很多手機上的指南針應用，都是利用了這個感測器的數據。同時，可以根據三個方向上磁場強度的不同，計算出手機在三維空間中的具體朝向。

八、陀螺儀感測器（Gyroscope Sensor）

原理：角動量守恆，一個正在高速旋轉的物體（陀螺），它的旋轉軸沒有受到外力影響時，旋轉軸的指向是不會有任何改變的。陀螺儀就是以這個原理作為依據，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（晃動手機實現一些功能）、平移/轉動/移動手機可在遊戲中控制視角、VR虛擬現實、在GPS沒有信號時（如隧道中）根據物體運動狀態實現慣性導航。

陀螺儀能夠測量沿一個軸或幾個軸動作的角速度，是補充MEMS加速度計（加速度感測器）功能的理想技術。事實上，如果結合加速度計和陀螺儀這兩種感測器，系統設計人員可以跟蹤並捕捉3D空間的完整動作，為終端用戶提供更真實的用戶體驗、精確的導航系統及其他功能。手機中的「搖一搖」功能（例如搖動手機就能抽籤…）、體感技術，還有VR視角的調整與偵測，都是運用到陀螺儀的作用。

而陀螺儀感測器對於一些感應遊戲來說是必需的元件，正是有了這款感測器，手機遊戲的交互才有了革命性的轉變，用戶結合身體多方位的操作對遊戲進行反饋，而不僅僅只是簡單的按鍵。

平時手機里標配的都是三軸陀螺儀，可追蹤6個方向的位移變化。 三軸陀螺儀可以拿到當前手機在x、y、z三個方向上的角加速度， 用來檢測手機的旋轉方向。一些翻轉手機，接聽電話的功能，就是利用角加速度的變化來實現的。

九、GPS位置感測器

原理：地球特定軌道上運行著24顆GPS衛星，每一顆衛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模塊中的晶元根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，根據衛星發射坐標的時間戳與接收時的時間差計算出衛星與手機的距離，採用空間距離後方交會的方法，確定待測點的位置坐標。

用途：地圖、導航、測速、測距。

GPS位置感測器主要作用是通過天線來接收到衛星的坐標信息幫用戶定位。隨著4G網路普及，GPS被應用在更多場景，比如與智能硬體配合實現遠程定位監控，或是設備丟失后定位查找。

十、指紋感測器 (FPG)

目前主流的技術是電容式指紋感測器，然而超音波指紋感測器也有逐漸流行起來趨勢。電容式指紋感測器作用時，手指是電容的一極、另一極則是矽晶片陣列，透過人體帶有的微電場與電容感測器之間產生的微電流，指紋的波峰波谷與感測器之間的距離形成電容高低差，來描繪出指紋的圖形。

而超音波指紋感測器原理也類似，但不會受到汗水、油污的干擾，辨識速度也更為快速。運用在手機中可用來解鎖、加密、支付等等。可以自動採集用戶指紋，以此實現保護隱私的效果，通常被用作一種安全措施。

電容指紋感測器原理：手指構成電容的一極，另一極是硅晶片陣列，通過人體帶有的微電場與電容感測器間形成微電流，指紋的波峰波谷與感應器之間的距離形成電容高低差，從而描繪出指紋圖像。

超聲波指紋感測器原理：超聲波多用於測量距離，比如海底地形測繪用的聲納系統。超聲波指紋識別的原理也相同，就是直接掃描並測繪指紋紋理，甚至連毛孔都能測繪出來。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、指紋細節更豐富難以破解。

用途：加密、解鎖、支付……

十一、霍爾感測器（Hall Sensor）

原理：霍爾磁電效應，當電流通過一個位於磁場中的導體的時候，磁場會對導體中的電子產生一個垂直於電子運動方向上的的作用力，從而在導體的兩端產生電勢差。

用途：翻蓋自動解鎖、合蓋自動鎖屏

霍爾感測器安裝在手機上主要功能就是使用智能皮套（磁皮套），扣上皮套后屏幕就會在皮套上留出的小窗口中出現一個小窗口界面，用來接聽來電或閱讀簡訊。

十二、氣壓感測器（barometer Sensor）

原理：分為變容式或變阻式氣壓感測器，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值發生變化，從而獲得氣壓數據。

用途：GPS計算海拔會有十米左右的誤差，氣壓感測器主要用於修正海拔誤差（將至1米左右），當然也能用來輔助GPS定位立交橋或樓層位置。

將薄膜與變組器或電容連接在一起，當氣壓產生變化時，會導致電阻或電容數值發生變化，藉此量測氣壓的數據。GPS也可用來量測海拔高度但會有10米左右的誤差，若是搭載氣壓感測器，則可以將誤差校正到1米左右，有助於提高GPS（全球定位系統）的精度。

此外，在一些戶外運用需要測量氣壓值時，此時搭配氣壓感測器的手機也能派上用場，在iOS的健康應用中，可以計算出你爬了幾層樓。

十三、心率感測器

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）呈現如波浪般的周期性變化，通過攝像頭快速捕捉這一有規律變化的間隔，再通過手機內應用換算，從而判斷出心臟的收縮頻率。

用途：運動、健康。

透過高亮度的LED燈照射手指，因心臟將血液壓送到毛細血管時，亮度（紅光的深度）會呈現周期性的變化。再透過攝影機捕捉這一些規律性的變化，並將數據傳送到手機中進行運算，進而判斷心臟的收縮頻率，得出每分鐘的心跳數。

通過檢測用戶手指上血管每分鐘的脈動數量獲得用戶的心率數據。心率感測器在穿戴設別中比較常見。

十四、血氧感測器：

原理：血液中血紅蛋白和氧合血紅蛋白對紅外光和紅光的吸收比率不同，用紅外光和紅光兩個LED同時照射手指，測量反射光的吸收光譜，就可以測量血氧含量。

用途：運動、健康。

十五、超聲波感測器 (ultrasonic sensor)

超聲波感測器實現完美全息屏佔比91.3%的全息屏毫無疑問帶來的最大優勢是視覺上的震撼。傳統的智能手機頂部的元器件通常有三個：前置攝像頭、基於紅外測距原理的接近感測器、聽筒，如何把這三個元器件藏起來的呢？

首先，前置攝像頭被設計在底部右側。其次，聽筒方面採用陶瓷聲學系統替代聽筒發聲的工作。

而傳統基於紅外測距原理的接近感測器，被採用了超聲波測距感測器來替代。超聲波測距感測器將超聲波信號轉換為電信號，具有頻率高、波長短、繞射現象小的特點，能夠對液體、固體進行穿透，因此感測器可以隱藏於手機屏幕內部，避免佔用屏幕外部空間。