手機中常用傳感器介紹

手機中常用傳感器介紹?AccelerationSensor?GyroscopeSensor?LightSensor?ProximitySensor?MagneticSensor?HallSensor?PressureSensor?CombinedSensor?SensorHub目錄AccelerationSensor加速度傳感器（AccelerationSensor）通常也稱為：Accelerometer——加速度計G-sensor——重力加速度傳感器A+Gsensor二合一sensor，A就是加速度傳感器，G是GyroscopeAccelerationSensor加速度傳感器用于檢測手機的線性移動加速度；2軸加速度傳感器只能檢測x軸和y軸的加速度；3軸加速度傳感器能檢測x、y、z三軸的加速度，目前手機上用的都是3軸的；AccelerationSensor手機通過加速傳感器檢測到各軸向的加速度，從而可以判斷手機的移動方向、速度，具體應用有：?視頻橫屏、豎屏自動切換?游戲中通過傾斜手機控制游戲角色方向?計步器AccelerationSensor加速度：（Acceleration）是速度變化量與發生這一變化所用時間的比值（△V/△t），是描述物體速度改變快慢的物理量，通常用a表示：a=F/m加速度只和施加在物體上合力F，和物體的質量m有關，與速度和時間無關。

加速度單位：m/s2AccelerationSensor手機中使用的加速度傳感器、陀螺儀都是基于MEMS的。MEMS是（Micro-Electro-MechanicalSystems）的英文縮寫，微機電系統，它是指可批量制作的，集微型機械結構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。AccelerationSensorAccelerationSensor手機中使用的加速度傳感器大多是電容式的，是基于電容原理的極距變化型的電容傳感器，運動導致電容變化，通過檢測變化的電容計算加速度。AccelerationSensor主要性能指標：GyroscopeSensor陀螺儀（GyroscopeSensor）又叫角速度傳感器，不同于加速度傳感器，它測量的物理量是偏轉、傾斜時的轉動角速度。在手機上，僅用加速度傳感器無法測量或重構出完整的3D動作，測不到轉動的動作，加速度傳感器只能檢測軸向的線性動作。但陀螺儀可以對轉動、偏轉的動作做很好的測量，這樣就可以精確分析判斷出使用者的實際動作。GyroscopeSensor陀螺儀在消費類產品上，最成功的應用當屬在Wii的游戲（WiiMotionPlus）中作體感游戲手柄，去實現對游戲的控制。讓游戲者只要手持WiiMotionPlus手柄，就可以通過自己的動作控制屏上的游戲視頻，做打乒乓球，網球等運動類游戲，或者轉動手柄，你就可以玩駕車的視頻游戲。在手機上，陀螺儀的主要應用是用于游戲控制。相比只有加速度傳感器，手機對動作感應更精確，且能檢測轉動動作。實際上手機中使用的陀螺儀通常也集成了加速度傳感器，即A+G傳感器，游戲控制的數據融合了加速度傳感器和陀螺儀的數據。另外陀螺儀還常用攝像頭的防抖，OIS的攝像頭里面需要用到陀螺儀來檢測鏡頭的抖動。GyroscopeSensor手機中常用的陀螺儀也是基于MEMS，利用科氏力（也叫科里奧利力，即旋轉物體在徑向運動時所受到的切向力）導致的電容變化實現轉動角速度的檢測。GyroscopeSensorGyroscopeSensor實際的MEMS陀螺儀芯片內部通常安裝有兩個方向的可移動電容板，徑向的電容板加震蕩電壓迫使物體作徑向運動，橫向的電容板測量由于橫向科里奧利運動帶來的電容變化。這樣，MEMS陀螺儀內的“陀螺物體”在驅動下就會不停地來回做徑向運動或震蕩，從而模擬出科氏力不停地在橫向來回變化的運動，并可在橫向作與驅動力差90度的微小震蕩。這種科氏力好比角速度，所以由電容的變化便可以計算出MEMS陀螺儀的角速度。GyroscopeSensor下圖為BOCH的一個A+Gsensor的內部框圖：GyroscopeSensor陀螺儀主要性能指標：?測量范圍（full-scalerange）?靈敏度（sensitivity）?靈敏度溫漂（sensitivityvariationovertemperature）?零點誤差（initialzerotolerance）?零偏穩定性（zerovariationovertemperature）?輸出速率(outputdatarate)?功耗（powerconsumption）LightSensor光線傳感器（Lightsensor）用于檢測環境光的亮度，在手機中主要用于實現在不同亮度環境下調整LCD的亮度至人眼舒適的程度。在戶外強光環境下，需要LCD的亮度提高才能看清顯示的內容，而在昏暗的環境下，則需要把LCD的亮度調低，太亮會刺激人眼，調低亮度使人眼舒適，同時也節省手機功耗，延長使用時間。這個機制叫LABC，LightAdaptiveBacklightControl。LightSensor目前手機中的Lightsensor通常與Proximitysensor集成在一起，其原理是通過一個光電二極管（photodiode）來檢測環境光的強度。下圖紅色圈中的光電二極管就是用于環境光檢測。LightSensor光電二極管（Photo-Diode）和普通二極管一樣，也是由一個PN結組成的半導體器件，也具有單向導電特性。光電二極管在反向電壓作用下工作，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時，反向電流迅速增大，稱為光電流。光的強度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉換成電信號，成為光電傳感器件。LightSensor下圖為一個光電二極管的伏安特性曲線，可以看出，當反向電壓增大到某一閥值，反向電流與反向電壓無關，只與入射光功率有關。LightSensor光電二極管在較小負載電阻下，光電流與入射光功率成線性關系，如下圖所示，所以通過檢測光電流就可以知道光的強度。ProximitySensor手機上的接近傳感器（Proximitysensor）主要用于在通話中檢測手機聽筒是否靠近人耳，當檢測到靠近人耳，手機會把LCD熄滅，防止人耳誤觸手機屏幕，導致觸發其它功能，同時也可以節省手機功耗。ProximitySensor手機中使用的接近傳感器

通常和光線傳感器集成在一起，下圖中紅色圈中部分就是接近傳感器的重要組成部分，紅外LED和紅外光電二極管。ProximitySensor接近傳感器的檢測原理是，通過紅外LED向外發射紅外光，當接近物體時，紅外光經過物體表面反射回來，進入紅外光電二極管。紅外光電二極管的工作原理與之前介紹的lightsensor的光電二極管工作原理一樣，可檢測入射光的強度，當接近傳感器越靠近物體，反射到紅外光電二極管的強度就越大，由此可以判斷手機是否接近人體。MagneticSensor手機中的地磁傳感器（MagneticSensor）可用于檢測地球磁場，實現電子指南針（E-Compass功能），以及地圖導航中車輛方向的識別。MagneticSensor地磁檢測技術有如下幾種：?磁阻效應?霍爾效應?AMR(相異性磁力阻抗感應）?GMR(巨磁效應）?電磁感應我司目前常用的地磁傳感器是AKM的AKM09918，是基于霍爾效應，因此著重介紹一下霍爾效應。MagneticSensor當金屬或半導體放置在一片磁場中，并且有電流通過它，就會在垂直于磁場和電流的方向（左手定則）產生電動勢，這就是霍爾效應。MagneticSensor下圖為AKM09918的內部框圖：MagneticSensor地磁傳感器的主要性能指標：?靈敏度（sensitivity）?測量范圍（measurementrange）?測量時間（timeformeasurement）?初始漂移（initialoffset）HallSensor手機中霍爾傳感器（hallsensor）主要用于手機皮套打開和合上的檢測。其檢測原理基于霍爾效應，在皮套的蓋上有一塊磁鐵，當蓋合上時，磁鐵貼近手機主板上hallsensor的位置，磁鐵的強磁場會被hallsensor檢測到，就會把手機切換至待機狀態。反之，當打開皮套蓋時，皮套蓋上的磁鐵遠離hallsensor，hallsensor檢測到磁場變小，判斷為皮套打開，會自動點亮手機屏幕。PressureSensor氣壓傳感器（Pressuresensor）也叫氣壓計（barometer）

，主要用于大氣壓的檢測，從而判斷當前所在的高度，在戶外則可以知道當前海拔高度，在市內則可以知道所在樓層，導航時則可以知道是否在高架上。PressureSensor氣壓傳感器主要有兩種類型，變阻式和變容式。變阻式氣壓傳感器的主要傳感元件是一個對壓強敏感的薄膜，它連接了一個柔性電阻器。當氣壓降低或升高時，薄膜會變形，電阻器的阻值將會改變，通過測量這個電阻值就可以知道氣壓強度。變容式氣壓傳感器的主要部件為變容式硅膜盒，當該氣壓發生變化時，單晶硅膜盒隨著發生彈性變形，從而引起硅膜盒平行板電容器電容量的變化，通過測量這個電容值就可以知道氣壓強度。

PressureSensor氣壓傳感器的主要性能指標：?氣壓相對精度（relativeaccuracypressure）?氣壓絕對精度（absoluteaccuracypressure）?分辨率（resolution）?測量時間（conversiontime）?長期穩定性（longtermstability）CombinedSensor手機中的復合傳感器（Combinedsensor）是由Android系統或平臺商（Qualcomm、MTK）定義的實現某些具體行為檢測的虛擬傳感器，它處理、融合來自前面介紹的一個或多個物理傳感器的數據，以實現更加精確、復雜、更加有針對性的傳感器功能。常用復合傳感器：?PICK_UP_GESTURE：用于抬腕喚醒手機?STEP_COUNTER：用于實現計步器?GAME_ROTATION_VECTOR：用于實現游戲角色控制CombinedSensor拿起手勢傳感器(PICK_UP_GESTURE)底層物理傳感器：加速度計報告模式：單次模式getDefaultSensor(SENSOR_TYPE_PICK_UP_GESTURE)返回喚醒傳感器拿起手勢傳感器僅在拿起設備時被觸發，并且不考慮設備在拿起前的所在位置（桌面、口袋里或袋子里）。每個傳感器事件在sensors_event_t.data[0]中報告1。CombinedSensor游戲旋轉矢量傳感器（GAME_ROTATION_VECTOR）底層物理傳感器：加速度計和陀螺儀（無磁力計）報告模式：連續模式getDefaultSensor(SENSOR_TYPE_GAME_ROTATION_VECTOR)返回一個非喚醒傳感器游戲旋轉矢量傳感器基于陀螺儀和加速度計，陀螺儀作為主要方向變化輸入源，加速度計輸入源來彌補陀螺儀漂移，可以報告手機在X、Y、Z上的旋轉幅度：sensors_event_t.data[0]=rot_axis.x*sin(theta/2)sensors_event_t.data[1]=rot_axis.y*sin(theta/2)sensors_event_t.data[2]=rot_axis.z*sin(theta/2)sensors_event_t.data[3]=cos(theta/2)rot_axis的x、y和z字段是表示旋轉軸的單位長度向量的坐標theta是旋轉角度CombinedSensor計步器底層物理傳感器：加速度計報告模式：變化模式getDefaultSensor(SE