智能產(chǎn)品中的傳感器技術(shù)

1、智能產(chǎn)品中的傳感器技術(shù)前言 現(xiàn)在的智能手機(jī)比起之前的智能手機(jī)時(shí)代不僅僅是性能硬件上的提高，除了CPU這一類配置之外，新一代的智能手機(jī)在體驗(yàn)感和用戶互動(dòng)性上也大大改善。目前智能手機(jī)應(yīng)用軟件生態(tài)系統(tǒng)不斷擴(kuò)展，傳感器這類與用戶互動(dòng)必備的東西功不可沒(méi)。傳感器讓用戶對(duì)應(yīng)用軟體更加著迷。而作為新一代智能手機(jī)的標(biāo)桿蘋果，在這方面也是引領(lǐng)者的角色。幾種常用的傳感器 重力感應(yīng)器 加速度傳感器 方向感應(yīng)器 三軸陀螺儀 距離傳感器 光線感應(yīng)器 電子羅盤重力感應(yīng)器（G-sensor） 重力感應(yīng)技術(shù)，利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是測(cè)量?jī)?nèi)部一塊重物重力正交方向兩個(gè)力的大小，來(lái)判定水平方向。通過(guò)對(duì)力敏感的傳感器，感受手機(jī)在

2、變換姿勢(shì)時(shí)，重心的變化，使手機(jī)光標(biāo)變化位置從而實(shí)現(xiàn)選擇的功能。壓電效應(yīng) 定義 某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。 重力感應(yīng)器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。加速度傳感器 加

3、速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個(gè)常量，比如g，也可以是變量。因此其范圍比重力感應(yīng)器要大，但是一般在手機(jī)被提到的加速度感應(yīng)器時(shí)，其實(shí)就是指重力感應(yīng)器，因此兩者可以看做是等價(jià)的。方向感應(yīng)器（O-sesor） 手機(jī)方向傳感器是指，安裝在手機(jī)上用以檢測(cè)手機(jī)本身處于何種方向狀態(tài)的部件，而不是通常理解的指南針的功能。手機(jī)方向檢測(cè)功能可以檢測(cè)手機(jī)處于正豎、倒豎、左橫、右橫，仰、俯狀態(tài)。具有方向檢測(cè)功能的手機(jī)具有使用更方便、更具人性化的特點(diǎn)。例如，手機(jī)旋轉(zhuǎn)后，屏幕圖像可以自動(dòng)跟著旋轉(zhuǎn)并切換長(zhǎng)寬比例，文字或菜單也可

4、以同時(shí)旋轉(zhuǎn)，使你閱讀方便。可能會(huì)有人說(shuō)：這個(gè)跟那個(gè)重力感應(yīng)器是一樣的？ 這個(gè)兩者是不一樣的，方向感應(yīng)器或者叫應(yīng)用角速度傳感器比較合適，一般手機(jī)的上的方向感應(yīng)器是感應(yīng)水平面上的方位角、旋轉(zhuǎn)角和傾斜角的。也就是 說(shuō)，O-sensor得到的數(shù)據(jù)單位是角度，而G-sensor的數(shù)據(jù)單位是加速度 m/s2 。兩種傳感器都可以控制橫屏和豎屏的切換，但原理不同。這也就是為什么在玩賽車游戲時(shí)，只有重力傳感器的手機(jī)效果會(huì)比有方向感應(yīng)器的手機(jī)差很多的原因。三軸陀螺儀（Gyro-sensor） 三軸陀螺儀：即同時(shí)測(cè)定6個(gè)方向的位置，移動(dòng)軌跡，加速。單軸的只能測(cè)量一個(gè)方向的量，也就是一個(gè)系統(tǒng)需要三個(gè)陀螺儀，而3軸的一

5、個(gè)就能替代三個(gè)單軸的。3軸的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好，是激光陀螺的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于激光陀螺則更多應(yīng)用于軍事方面，我們暫且不做討論。不過(guò)我們可以看出iPhone 4應(yīng)用的三軸陀螺儀是較為先進(jìn)的。 如果說(shuō)，重力感應(yīng)器所能測(cè)的是直線的，方向感應(yīng)器所測(cè)的是平面的，那么三軸陀螺儀所測(cè)的方向和位置則是立體的。框架常平架轉(zhuǎn)子自旋軸 在一定的初始條件和一定的外在力矩作用下，陀螺會(huì)在不停自轉(zhuǎn)的同時(shí)，還繞著另一個(gè)固定的轉(zhuǎn)軸不停地旋轉(zhuǎn)，這就是陀螺的旋進(jìn)(precession)，又稱為回轉(zhuǎn)效應(yīng)(gyroscopic effect)。陀螺旋進(jìn)是日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，我們?cè)诤⑼瘯r(shí)代玩的陀螺就是典型的例子。 距離傳

6、感器 距離傳感器是利用測(cè)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距離的原理，以檢測(cè)物體的距離的一種傳感器。 這個(gè)傳感器在手機(jī)上的作用是當(dāng)我們打電話時(shí)，手機(jī)屏幕會(huì)自動(dòng)熄滅，當(dāng)你臉離開(kāi)，屏幕燈會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，并且自動(dòng)解鎖。這個(gè)對(duì)于待機(jī)時(shí)間較短的智能手機(jī)來(lái)說(shuō)是相當(dāng)實(shí)用的?，F(xiàn)在很多智能手機(jī)都裝備的這個(gè)傳感器。 工作原理：通過(guò)發(fā)射特別短的光脈沖，并測(cè)量此光脈沖從發(fā)射到被物體反射回來(lái)的時(shí)間，通過(guò)測(cè)時(shí)間來(lái)計(jì)算與物體之間的距離。光線感應(yīng)器 光線傳感器，也就是感光器，是能夠根據(jù)周圍光亮明暗程度來(lái)調(diào)節(jié)屏幕明暗的裝置。就是在光線強(qiáng)的地方手機(jī)會(huì)自動(dòng)關(guān)掉鍵盤燈，并且稍微加強(qiáng)屏幕亮度，達(dá)到節(jié)電并更好觀看屏幕的效果，在光線暗的地方自動(dòng)打開(kāi)鍵盤燈。可以到工

7、具設(shè)置中調(diào)節(jié)關(guān)掉。這個(gè)傳感器也主要起到節(jié)省手機(jī)電力的作用。 光線感應(yīng)器是由兩個(gè)組件即投光器及受光器所組成，利用投光器將光線由透鏡將之聚焦，經(jīng)傳輸而至受光器之透鏡，再至接收感應(yīng)器，接收感應(yīng)器將收到之光線訊號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，此電信訊號(hào)更可進(jìn)一步作各種不同的開(kāi)關(guān)及控制動(dòng)作，其基本原理即對(duì)投光器受光器間之光線做遮蔽之動(dòng)作所獲得的信號(hào)加以運(yùn)用以完成各種自動(dòng)化控制。電子羅盤 電子羅盤，也叫數(shù)字指南針，是利用地磁場(chǎng)來(lái)定北極的一種方法。古代稱為羅經(jīng)，現(xiàn)代利用先進(jìn)加工工藝生產(chǎn)的磁阻傳感器為羅盤的數(shù)字化提供了有力的幫助?，F(xiàn)在一般有用磁阻傳感器和磁通門加工而成的電子羅盤。這個(gè)就是電子版指南針，配合GPS和地圖時(shí)非常好

8、用，不會(huì)整的暈頭轉(zhuǎn)向。集萬(wàn)千sensor于一身Apple Watch 作為蘋果公司在今年9月份發(fā)布的一款最新產(chǎn)品，Apple watch整合了多達(dá)十余種傳感器，使用了多項(xiàng)傳感器技術(shù)專利，其中就包括了心率傳感器。 在覆蓋氧化鋯的表背處，有一個(gè)處于藍(lán)寶石晶面保護(hù)下的特制感應(yīng)器，它能使用紅外線和可見(jiàn)光LED以及感光器來(lái)檢測(cè)你的心率狀況。 通過(guò)與Apple Watch內(nèi)置的加速感應(yīng)器、Iphone的GPS，以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的配合，它們可以追蹤你的各種身體動(dòng)作，從單純的站立到劇烈的運(yùn)動(dòng)，都不會(huì)錯(cuò)過(guò)。短片：活動(dòng)App-Activity總結(jié) 當(dāng)傳感器技術(shù)與智能產(chǎn)品結(jié)合之后，憑借著人類天馬行空的想象力，給與了我們生活上無(wú)限的趣味和可能性。在我們享受著這些智能產(chǎn)品給我們的快樂(lè)