创艺物语 | 你了解手机里的传感器吗？

创艺物语 | 你了解手机里的传感器吗？

说到传感器手机光线感应传感器，大家可能会觉得陌生又熟悉，但其实它与我们的生活息息相关。 比如我们每天离不开的手机，可以帮我们统计每天走的步数，迷路时帮我们导航，购物时方便的指纹支付……而手机什么时候完成这些与现实生活交互的任务，都离不开一个组件——传感器。

NO.1

传感器：超越人类的“电动五官”

人在生存和发展的过程中，必须认识和适应这个世界。 我们需要通过味觉、触觉、听觉、视觉和嗅觉等感觉器官来感知世界，接收来自外界的信息并做出相应的反馈。 在研究自然现象和规律的过程中，仅靠人类的感知系统是远远不够的。

传感器的存在和发展，使物体“活”了起来，具有触觉、味觉、嗅觉等感官。 作为连接物理世界和信息世界的桥梁，被称为“电五感”。

那么，传感器是如何工作的呢？

传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路和辅助电源四部分组成：

敏感元件：传感器的“感觉器官”，直接感受被测信息，输出被测物理量信号。 例如：温度有多高？ 光线有多强？

转换元件：将敏感元件输出的物理量信号转换成电信号，也就是“信息系统能够理解的语言”；

转换电路：对转换元件输出的电信号进行放大、调制，以便系统对其进行分析处理；

辅助电源：为传感器工作系统（主要是敏感元件和转换元件）提供能量。 [1]

NO.2

手机中的传感器

我们工作时的手机里有哪些传感器？ 一起来一探究竟吧！

光传感器：调整屏幕亮度

光传感器是根据半导体的光电效应原理研制而成手机光线感应传感器，利用光敏元件将光信号转换成电信号。 当外界光线发生变化时，感光元件会产生强弱不一的电流，从而感知环境光的强弱。

手机可以通过这个功能自动调节屏幕背光的亮度，白天自动调亮，晚上自动调暗，方便我们随时看清屏幕。

（光传感器，图源水印）

距离传感器：防误触

距离传感器通常位于手机屏幕的顶部。 它使用红外线 LED 灯发射红外线。 如果反射被近距离物体阻挡，红外探测器接收反射的红外线强度来测量到相应物体的距离。 如果距离比较近，则会开启防误触模式。 [2]

当我们将手机放在耳边打电话时，距离传感器检测到我们的脸或耳朵离手机很近，屏幕就会自动熄灭。 再也不用担心脸大了挂断电话（？）~

我们也可以尝试在锁屏状态下点亮屏幕，然后用手盖住顶部的距离感应器，就会看到防误触模式开启了，这样也可以防止我们的手机被不小心摸到了我们的口袋里。

加速度传感器：计步、摇晃

有一种材料叫做“压电陶瓷”，它会根据作用在其上的力的大小而发生形变，从而产生不同的电压变化。

加速度传感器的原理是测量作用在物料上的力，从而测得加速度。 当我们带着手机走路时，手机会随着我们运动的步伐摆动，加速度传感器会检测这个运动的特征和频率，并进行计算来测量我们走路的步数。 [3]

一些移动应用程序，例如微信的“摇一摇”功能，也使用加速度传感器。

位置传感器：定位、导航

手机导航可以说是我们使用最多的功能之一了。 如果您想知道自己在哪里，则需要使用手机中的位置传感器。 位置传感器需要结合卫星导航定位系统来确定位置。

GPS系统是美国建立的全球卫星导航定位系统，共有24颗GPS卫星。 这些卫星不断地向地球发送导航信息。 手机内置的GPS定位传感器接收到这些信号后，就可以计算出卫星与手机之间的距离。 接收到多颗卫星的信号后，就可以确定手机在地球上的位置坐标。 [4]

我国北斗导航系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。 现已正式投入使用，国内多款智能手机都配备了相应的北斗定位传感器，用于卫星定位。

（北斗卫星导航系统，图片来源百度）

磁场传感器：罗盘

磁场传感器的敏感元件所用的材料，当感受到微弱的磁场变化时，会改变自身的电阻值，从而检测出磁场的强弱和方向。

磁场传感器配合位置传感器和相应的手机应用，为我们提供更高精度的定位导航服务。 在地图软件中，我们可以看到自己所面对的方向，手机中的指南针应用等等，都离不开磁场传感器的作用。

（手机中的指南针APP）

重力感应：横竖屏切换，重力感应

重力传感器的原理是压电效应，可以测量重力并将力正交分解，从而判断左右方向。

重力感应器的作用是准确识别手机的受力情况。 主要用来切换手机的横屏和竖屏，在一些游戏程序中也会用到。 [5]

除了上述传感器，手机或其他智能设备中还有指纹传感器、气压传感器、霍尔传感器、温度传感器、心率传感器等。 在这个万物互联的时代，传感器在各行各业的产品中扮演着重要的角色。

新湖北省科技馆“超级工程”展厅的展品“神奇模块——传感器”，让您通过互动了解常见传感器的基本操作方法和原理。 开业后欢迎大家前来体验！

（省科技馆“超级工程”展厅展品“神奇模块——传感器”设计）

参考

[1]%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/26757?fr=

[2]

[3]

[4]

[5]齐丽萍，王东轩，王静宜． 传感器在智能手机中的应用及发展趋势[J]． 科技远景, 2018(03):140-141.