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一、简介

智能手机技术的发展速度是难以想象的，其中就包括传感器技术。手机中的传感器能​够极大地改变我们的生活方式。

手机中的传感器是指那些可以被芯片感应到的元件，例如响应距离、光值、温度值、亮度值和压力值。与所有电子元件一样，这些传感器越来越小，性能更强，成本更低。

通过传感器采集的各种数据，通过手机程序软件的分析计算，生成各种应用。今天的手机在我们的社交、金融支付、运动监控、娱乐、学习等方面都提供了极其便捷的功能。

Ⅱ 手机中的传感器类型

2.1 加速度传感器

加速度传感器和重力传感器的概念略有重叠，但实际上是不同的。加速度传感器是多维测量的，是指X、Y、Z方向的加速度值。它主要测量瞬时加速或减速的一些动作。

比如测量手机的速度和方向，当用户拿着手机时，它会上下摆动，这样就可以检测到加速度在某个方向来回变化，步数可以通过检测来回变化的次数来计算。在游戏中，加速度传感器可以触发特殊指令。这种传感器还用于一些日常应用，例如摇晃和切歌、转动和静音。

加速度传感器功耗小，但精度低。一般用在手机上，可以用来测量步数，判断手机的方向。

2.2 重力传感器

重力传感器是通过压电效应实现的。重力传感器中集成了重物和压电片。水平方向由两个正交方向产生的电压计算。手机中使用的重力感应器可以用来切换横竖屏方向。

在一些游戏中，还可以使用重力传感器来实现更多的交互控制，比如平衡球、汽车游戏等。

2.3 光传感器

光传感器类似于手机的眼睛。人眼可以在不同的光环境中调节进入眼睛的光线。而光线感应器可以让手机感知环境光的强度，用来调节手机屏幕的亮度。因为屏幕通常是手机最耗电的部分，所以利用光传感器来帮助调节屏幕亮度可以进一步延长电池寿命。光线传感器还可以与其他传感器配合使用，检测手机是否放在口袋里，防止意外接触。

2.4 接近传感器

它由红外LED灯和红外辐射光探测器组成。距离传感器位于手机听筒附近。当手机靠近耳朵时，系统通过距离传感器知道用户正在通话，然后关闭显示屏，防止用户误操作影响通话。距离传感器的工作原理是红外LED发出的不可见红外光被附近的物体反射，被红外辐射光探测器探测到。距离传感器通常与光传感器一起使用。

2.5 磁性传感器

磁场传感器利用磁阻测量平面磁场，从而检测磁场的强度和方向。磁场传感器通常用于常见的指南针或地图导航中，帮助手机用户实现准确定位。

通过磁场传感器，可以获得手机在X、y、Z方向的磁场强度。当你旋转手机直到只有一个方向的值不为零时，你的手机就指向了右边的南方。手机上的许多指南针应用程序都使用该传感器的数据。同时，可以根据三个方向的磁场强度不同，计算出手机在三维空间中的具体方位。

2.6 陀螺仪

陀螺仪可以测量沿一个或多个轴的角速度，是补充MEMS加速度计功能的理想技术。事实上，如果将加速度计和陀螺仪结合起来，系统设计人员可以跟踪和捕捉 3D 空间的完整动作，并为最终用户提供更真实的用户体验、准确的导航系统等功能。手机中的“摇一摇”功能（例如摇一摇手机可以抽签），体感技术，以及VR角度调整和检测，都应用在陀螺仪上。

陀螺仪传感器是一些感应游戏的必备组件。有了这个传感器，手游的交互有了革命性的变化。用户可以通过身体的多方向操作来反馈游戏，而不仅仅是简单的按钮。

通常，标准手机配备了三轴陀螺仪，可以跟踪六个方向的位移变化。三轴陀螺仪可以获取当前手机在X、y、Z方向的角加速度，用于检测手机的旋转方向。有些转动手机和接听电话的功能是通过角加速度的变化来实现的。

2.7 GPS 位置传感器

有 24 颗 GPS 卫星在地球上空的特定轨道上运行。他们将不断向世界各地广播他们的位置坐标和时间戳（自 1970 年 1 月 1 日，格林威治标准时间 00:00:00 以来的总秒数）。手机中的GPS模块从卫星的瞬时位置出发，通过卫星发射坐标的时间戳与接收时间的时间差，计算出手机与卫星的距离。可用于定位、测速、测距和导航等。

GPS模块主要用于通过天线接收卫星坐标信息，帮助用户定位。随着4G网络的普及，GPS的应用场景越来越多，比如通过智能硬件进行远程位置监控，或者设备丢失后的位置搜索。

2.8 霍尔传感器

霍尔传感器的工作原理是霍尔磁电效应。当电流通过位于磁场中的导体时，磁场会对导体中的电子产生垂直于电子运动方向的力，从而在导体两端产生电位差。

安装在手机上的霍尔传感器的主要功能是使用智能皮套（磁性皮套）。皮套扣好后，屏幕会在皮套上留下的小窗中显示一个小窗界面，用于接听电话或阅读短信。

2.9 气压传感器

当气压变化时，电阻或电容值会发生变化，从而测量气压数据。GPS也可以用来测量高度，但是会有10米左右的误差。如果安装气压传感器，误差可以修正到1米左右，有助于提高GPS（全球定位系统）的精度。

此外，当一些户外应用需要测量气压时，也可以使用带有气压传感器的手机。在IOS健康应用中，你可以计算你爬了多少层楼。

2.10 心率传感器

用高亮度LED灯照射手指，因为当心脏向毛细血管输送血液时，亮度（红光的深度）会周期性变化。然后通过摄像头捕捉这些有规律的变化，并将数据传输到手机进行计算，进而判断心脏收缩频率，得到每分钟的心跳次数。

用户的心率数据是通过检测用户手指上血管每分钟的搏动次数获得的。心率传感器在可穿戴设备中很常见。

2.11 血氧传感器

④ 徕卡双摄像头

2.12 紫外线传感器

一些半导体、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大量电子。通过检测这种放电效应，可以计算出紫外线强度。紫外线传感器还用于运动和健康领域以及检测环境中的辐射水平。

目前使用这种传感器的手机很少，测量的稳定性有待进一步观察。

2.13 温度传感器

许多智能手机都配备了温度传感器，有些甚至不止一个。不同的是，它们的目的是监测手机和电池内部的温度。如果发现某个部位温度过高，手机就会关机，以防损坏。在扩展功能方面，温度传感器还可以检测外界空气的温度变化，甚至是用户当前的温度。

2.14 指纹传感器

目前主流技术是电容式指纹传感器，但超声波指纹传感器也逐渐普及。电容式指纹传感器工作时，手指是电容的一个极，另一个是硅芯片阵列。通过人体微电场与电容传感器之间产生的微电流，指纹峰谷与传感器之间的距离形成电容高度差来描述指纹图案。

超声波指纹传感器原理类似，但不会受到汗水和油污的干扰，识别速度更快。可用于手机解锁、加密、支付等。它可以自动收集用户指纹以保护隐私，通常用作安全措施。

三、传感器在手机中的集成应用

如今，智能手机的技术水平快速更新，很大程度上得益于手机中传感器技术的创新和突破。借助基础传感器的集成应用和软件支持，手机研究人员开发了许多酷炫的手机功能。

① 超安全3D超声波指纹识别

手机集成了骁龙820芯片组和骁龙Sense ID。其中，骁龙sense ID采用高通最新研发的超声波技术，实现3D指纹识别。

指纹按压识别技术已经成为部分智能手机的标配。与之前的技术不同，高通骁龙sense ID即使在用户手指上有少许污垢或水分时也能工作，甚至可以穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石、塑料等设备进行识别。这意味着手机制造商可以将传感器和设备集成在一起，而无需将指纹识别单元制成单个按钮。

因此，可以将超声波指纹识别技术放入平板的屏幕窗口中。另外，在安全性方面，也有了很大的提升。超声波在专业生物识别领域的应用由来已久。可穿透表皮，检测指纹三维细节，让黑客难以复制指纹入侵用户手机。

②手机虹膜识别

人眼的虹膜比指纹复杂，所以用虹膜识别解锁手机比指纹识别更安全。用户只需通过专门的APP捕捉眼球，将眼睛的虹膜图案记录到终端上，即可安全使用。Iris手机将成为大家支付的钱包、银行的金卡、开门的钥匙、通关凭证、医保凭证，开启新一代互联网身份认证。

手机内置的微虹膜识别产品由成像模块、照明模块和软件算法组成。它可以通过内置摄像头扫描用户的虹膜特征，用户只需盯着屏幕一小段时间。有效识别距离20~30cm，识别速度1s。基于展讯自主研发的辣椒防伪芯片和元中心双操作系统，从系统成像、特征描述与匹配、安全防伪、用户交互等方面优化虹膜识别方案，实现精准识别.

③ RWB 技术打造智能美图

采用RWB技术的手机配备f1.8光圈和6p镜头。与以往RGB技术机型拍摄的照片相比，降噪能力提升80%，感光度提升40%，面积减少23%。较小的后置摄像头镜体积用于获取更多光线，弱光下的细节会更好。

拜耳阵列的图像传感器通常采用RGB（红、绿、蓝）技术。平均而言，整个传感器会阻挡三分之二的入射光，造成很大的浪费。RWB（红白蓝）与传统拜耳阵列传感器相比提升最大的就是高感光度拍摄性能。由于绿色像素被白色像素取代，传感器接收到的有效光强几乎翻倍，RWB的高灵敏度指标也得到了显着提升。

④ 徕卡双摄像头

Leica Summit 系列双镜头拥有更好的亮度和清晰度，让拍照和视频更轻松。后置 12 兆像素黑白和彩色双摄像头拥有不止两个 12 兆像素镜头。拍摄过程中，双摄像头同时工作，黑白镜头捕捉细节，让画面更清晰；彩色镜头捕捉色彩，使色彩更饱满，图像合成算法使细节与色彩更加融合，画面栩栩如生，令人惊叹。

利用激光聚焦、深度聚焦、对比度聚焦的混合聚焦技术，瞬间拍出画面清晰、层次分明的精彩画面。

手机全面健康运动监测

这款手机非常重视用户的健康。搭载十大专业传感器，低功耗，可实现用户24小时使用专业运动应用。此外，更多的传感器让手机能够还原用户的真实运动，精确到三步运动，同时还能测量心率、血氧和紫外线。在应用算法的支持下，还可以准确识别用户的步幅和步频。

⑤眼球追踪技术的3D视觉感官体验

“全屏手机”的概念前面有两个摄像头。一个用于像普通手机一样拍照，另一个用于眼球追踪和捕捉人眼的位置。根据您的眼睛位置和瞳距，实时定制生成匹配人眼位置的合理视角图像。无论是左右运动还是前后运动，全程都能获得舒适清晰的3D视觉感官体验。

“一屏两核三摄”是全屏手机的标配。“一屏”为裸眼3D柱面光栅液晶屏，用户无需佩戴3D眼镜即可体验3D和VR视觉的震撼，实现2D/3D的自由切换。“双核”就是除了CPU，还有独立的VR视觉运动芯片，提升3D/VR渲染速度。“三摄像头”是在传统摄像头的基础上，增加了眼球追踪摄像头。

⑥视频集成手机2D/VR自由转换

手机实现了VR摄像头与手机的一体​​化。配备四颗摄像头，前两后两，可满足360度全景拍摄需求，实现3D立体效果，同时可在VR镜头和2D平面镜头之间自由切换.

VR摄像头模组CMOS图像传感器像素达到2600万，采用索尼感光器件。超薄VR全景镜头摄像头模组最厚处仅23.8mm，是目前世界上最薄的移动VR摄像头模组。VR手机摄像头采用单眼锯齿二合一超广角摄像头模组。该 VR 摄像头模组包含两个结构相同的成像系统。每个成像系统由一个200度超广角镜头和一个成像传感器组成。镜头光路采用90度之字形双光路设计。两台相机光轴一致，大大缩小镜头体积，实现超薄超轻一体化结构。

VR摄像头模组还通过图像识别、拼接等算法，将前后VR摄像头场景融合成一个球体，使两个半球的像素大小、颜色、亮度等参数一致，从角度来说是第一的技术。

四、总结

未来传感器的发展，肯定会更多地了解周围的环境，也就是说，传感器的种类将远不止这些。更大胆的假设是，在未来，传感器不仅会感知，还会有一定的处理能力。传感器传输的不仅仅是数据，还有一些智能的运算和判断。

在传感器技术方面，传感器集成度越来越高是整个行业的共识。更高的集成度为传感器的扩展留下了更多的可能性，大大节省了设备空间，更有利于移动设备向便携性方向发展。

相信在可以预见的未来，我们的手机对用户的感知会更加精准，未来的应用也将远比我们现在想象的丰富。

五、常见问题

1. 手机有哪些传感器？

• 加速度计。

• 环境光传感器。

• 环境温度传感器。

• 空气湿度传感器。

• 气压计传感器。

• 指纹传感器。

• 陀螺仪传感器。

• 有害辐射传感器等。

2. 手机有多少个传感器？

当今的移动设备装有近 14 个传感器，可生成有关运动、位置和我们周围环境的原始数据。这是通过使用微机电系统 (MEMS) 实现的。

3. 电容式触摸传感器分为几类？

有两种类型的电容式触摸传感器：表面电容式感应和投射式电容式感应。在表面电容传感中，绝缘体在其表面的一侧涂有导电涂层。在这种导电涂层的顶部，涂有一层薄薄的绝缘体。

4. 手机上的接近传感器是什么？

在 Android 中，接近传感器主要用于检测用户的面部何时靠近屏幕。... 这就是电话屏幕似乎知道在通话期间将其放在耳边时关闭的方式，以防止任何错误的按钮按下。

5. 手机有运动传感器吗？

大多数 Android 驱动的设备都有一个加速度计，现在许多设备都包含一个陀螺仪。基于软件的传感器的可用性变化更大，因为它们通常依赖一个或多个硬件传感器来获取数据。

6. 触摸屏使用哪种传感器？

光学触摸屏使用红外发射器结合红外图像传感器来连续扫描触摸屏。当物体与触摸屏接触时，它会阻挡传感器接收到的一些红外光。

7. 什么是简单的触摸传感器？

触摸传感器对触摸、压力和力都很敏感。触摸传感器的工作原理类似于简单的开关。当触摸传感器的表面有接触或接触时。它就像一个闭合的开关，允许电流流过它。

8. 如何在手机上找到传感器代码？

要让球滚动，只需打开您的三星手机应用程序。从那里，使用拨号盘输入 *#0*#，电话将立即进入其秘密诊断模式。请注意，该过程是自动的，因此无需点击绿色呼叫按钮即可输入命令。

9. 手机陀螺仪的准确度如何？

他们使用了一种算法，该算法专为重复的、定义明确的和有界的蹬腿腿运动而设计。他们的结果表明，蹬车时陀螺仪角度跟踪的实现精度在 2.2°–6.4° 的范围内。已经发表了许多关于高尔夫挥杆运动跟踪的作品。

10. 什么是手机中的深度传感器？

DepthVision 相机是新型 Galaxy 手机（包括 Galaxy S20+ 和 S20 Ultra）上的飞行时间 (ToF) 相机，可以判断深度和距离，将您的摄影提升到新的水平。... 使用 Quick Measure，相机就像一台 3D 相机，当您将一个物体放入框架中时，它可以判断宽度、高度、面积、体积等。