發布日期：2022-10-09 點擊率：267
隨著技術的進步，手機已經不再是一個簡單的通信工具，而是具有綜合功能的便攜式電子設備。手機的虛擬功能，比如交互、游戲、都是通過處理器強大的計算能力來實現的，但與現實結合的功能，則是通過傳感器來實現。本文就為大家整理了手機中常見的傳感器，幫助大家了解其原理和用途。
一、光線傳感器：
原理：光敏三極管，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：通常用于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，并且不刺眼。也可用于拍照時自動白平衡。還可以配合下面的距離傳感器檢測手機是否在口袋里防止誤觸。
二、距離傳感器：
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。距離傳感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。也可用于皮套、口袋模式下自動實現解鎖與鎖屏動作。
題外話：光線傳感器與距離傳感器的位置
光線傳感器和距離傳感器一般都是放在一起的，位于手機正面聽筒周圍，這樣就存在一個問題，手機的額頭上開了太多洞或黑色長條不太好看，所以蘋果一直在想方設法減少開孔、或者隱藏開孔。黑色面板的手機可以輕易隱藏這兩個傳感器，但白色面板就有點難度了：
蘋果從iPhone5開始，將光線傳感器做成了白色，很好的隱藏了起來，但很多國產手機廠商暫時無法做到，他們只能選用更小尺寸的傳感器，將光線+距離傳感器放在一起做成更小的長條形，或者和攝像頭一樣大的大圓形，這樣相對好看一些。錘子的傳感器也是長條形，但直接放在了聽筒里面，也算是隱藏了起來。
三、重力傳感器：
原理：利用壓電效應實現，傳感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、重力感應類游戲（如滾鋼珠）。
四、加速度傳感器
原理：與重力傳感器相同，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。
五、磁場傳感器：
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。
六、陀螺儀：
原理：角動量守恒，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/移動手機可在游戲中控制視角、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。
七、GPS
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模塊中的芯片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，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置坐標。
用途：地圖、導航、測速、測距。
八、指紋傳感器：
目前的主流是電容式指紋識別，但從今年開始識別速度更快識別率更高的超聲波指紋識別會逐漸普及。
電容指紋傳感器原理：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傳感器間形成微電流，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。
超聲波指紋傳感器原理：超聲波多用于測量距離，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，就是直接掃描并測繪指紋紋理，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……
九、霍爾感應器
原理：霍爾磁電效應，當電流通過一個位于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于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
十、氣壓傳感器
原理：分為變容式或變阻式氣壓傳感器，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，氣壓傳感器主要用于修正海拔誤差（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。
十一、心率傳感器：
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。
十二、血氧傳感器：
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。
十三、紫外線傳感器：
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，檢測這種放電效應可計算出紫外線強度。
用途：運動、健康。
總結：
前七個傳感器，幾乎是每個智能手機的標配；
第八個傳感器——指紋識別，現在有全面普及的趨勢，六七百元的手機也開始標配了，主要歸功于移動支付時代的到來，安全與便捷性要求提高所致；
第九個傳感器，官方賣皮套的手機或平板一般都支持；
最后四個比較少見，主要針對戶外、運動、健康一類的特殊用戶群體，多見于三星高端手機，其實在智能手表手環一類的產品上更常見。
手機早已不是通信工具，簡直是一個全能的個人助理工具，人們巴不得手機可以集成任何功能，常用的實用的要集成，不常用的偶爾有用的也要集成，可以想象未來的手機會集成越來越多的傳感器。
隨著技術的進步，手機已經不再是一個簡單的通信工具，而是具有綜合功能的便攜式電子設備。手機的虛擬功能，比如交互、游戲、都是通過處理器強大的計算能力來實現的，但與現實結合的功能，則是通過傳感器來實現。本文就為大家整理了手機中常見的傳感器，幫助大家了解其原理和用途。
1、光線傳感器：
原理：光敏三極管，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。
應用：通常用于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，并且不刺眼。也可用于拍照時自動白平衡。還可以配合下面的距離傳感器檢測手機是否在口袋里防止誤觸。
2、距離傳感器：
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。距離傳感器同時擁有發射和接受裝置，一般體積較大。
應用：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。也可用于皮套、口袋模式下自動實現解鎖與鎖屏動作。
3、陀螺儀：
原理：陀螺儀它是一種用于測量角度以及維持方向的設備,原理是基于角動量守恒原理。陀螺儀中間金色的轉子就是陀螺，它的慣性作用是不會受到影響的，而周邊三個鋼圈則會因為設備改變姿態而跟著改變，通過這樣來檢測設備當前的狀態。而這三個鋼圈所在的軸，也就是三軸陀螺儀里面的三軸即X軸、Y軸、Z軸。三個軸圍成的立體空間聯合檢測手機的各種動作，陀螺儀最主要的作用在于它可以測量角速度。現在手機采用的都是MEMS微機電陀螺儀，利用科里奧利力測量角速度。
科里奧利力——讓自然中的流體變得如此美妙！
應用：手機導航，防抖，游戲控制
附：從2010年iPhone 4首次引入陀螺儀后，手機游戲便發生了翻天覆地的變化。此前，陀螺儀技術更多的被應用于飛機中，飛行中可以充分保持平衡。在智能手機、游戲中的展現主要得益于MEMS應用半導體技術的發展。它是一種能制作極小機械構造的微型加工技術。總的來看，MEMS三重陀螺儀和MEMS三軸加速度計有著精準、小巧、成本低廉的特點。
4、加速度傳感器：
原理：工程師在芯片里用硅做成微笑的加速度計，如下圖所示：
加速度傳感器就是利用其內部芯片的由于加速度造成的晶體形變這個特性，由于這個變形會產生電壓，所以只要計算出產生電壓與所施加加速度之間的關系，就可以將加速度轉化成電壓輸出。
應用：
加速度傳感器可以用來檢測角度。 加速度傳感器還可以用于記步器，檢測并記錄走路或跑步的步數，從而計算路程。 加速度傳感器還可以使手機具有應急報警功能。
5、電子羅盤(數字指南針)：
電子羅盤是利用地磁場來定北極的一種方法。古代稱為羅經，現代利用先進加工工藝生產的磁阻傳感器為羅盤的數字化提供了有力的幫助。
ST集成傳感器方案實現電子羅盤功能-基礎電子-維庫電子市場網
6、圖像傳感器：
圖像傳感器，又稱感光元件，是一種將光學圖像轉換成電子信號的設備，它被廣泛地應用在數碼相機、手機和其他電子光學設備中。近年來，隨著智能手機的發展和圖像處理技術的發展，使圖像傳感器有了更廣闊的應用空間。
應用：名片識別、面部識別。
7、指紋傳感器：
原理：半導體指紋傳感器的基本原理是在一塊集成有成千上萬半導體器件的“平板”上，手指貼在其上與其構成了電容（電感）的另一面。比如半導體電容式指紋采集的原理是根據脊和谷與半導體感應顆粒形成的電容值大小不同來判斷什么位置是脊什么位置是谷，其工作過程是通過對每個像素點上的電容感應顆粒預先充電到某一參考電壓，當手指觸摸到半導體電容表面上時，因為脊是凸起的谷是凹下的，根據電容與距離的關系，會在脊和谷的地方形成不同的電容值，然后與參考電壓相比較，再講數據傳輸到手機處理器中進行一定的處理，從而獲得指紋數字圖像信號。
應用：指紋掃描系統
指紋掃描系統有兩項基本工作：一是需要獲得手指的圖像，二是需要確定該圖像中的嵴紋和波谷是否與以前掃描圖像中的嵴紋和波谷相吻合。
附：自從iPhone 5s首次裝配了指紋識別傳感器后，指紋識別傳感器迅速在智能手機界漫延……
8、電容式觸摸屏：
電阻式觸摸屏屬于早期產品，現在智能手機均為電容式觸摸屏，故只討論電容式……
原理：電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導電體內形成一個低電壓交流電場。在觸摸屏幕時，由于人體電場，手指與導體層間會形成一個耦合電容，四邊電極發出的電流會流向觸點，而電流強弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置。
優點：
1.操作新奇。電容式觸摸屏支持多點觸控，操作更加直觀、更具趣味性；2.不易誤觸。由于電容式觸摸屏需要感應到人體的電流，只有人體才能對其進行操作，用其他物體觸碰時并不會有所相應，所以基本避免了誤觸的可能；3.耐用度高。比起電阻式觸摸屏，電容式觸摸屏在防塵、防水、耐磨等方面有更好的表現。
9、氣壓傳感器：
原理：大多數氣壓傳感器主要的傳感元件是一個對氣壓傳感器內的強弱敏感的薄膜和一個頂針開控制，電路方面它連接了一個柔性電阻器。當被測氣體的壓力降低或升高時，這個薄膜變形帶動頂針，同時該電阻器的阻值將會改變。電阻器的阻值發生變化。從傳感元件取得0-5V的信號電壓，經過A/D轉換由數據采集器接受，然后數據采集器以適當的形式把結果傳送給計算機。很多氣壓傳感器的主要部件為變容式硅膜盒。當該變容硅膜盒外界大氣壓力發生變化時頂針動作，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來控制氣壓傳感器。
數字氣壓計
應用：海拔高度測量、導航輔助、室內定位。
10、熱電偶溫度傳感器：
原理：兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當兩個接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就 是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。
應用：實時監測手機發熱情況。
11、聲音傳感器：
原理：手機中一般使用的是駐極體話筒，它的基本結構由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極（背稱為背電極）構成。駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形成 一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當聲波引起駐極體薄膜振動而產生位移時；改變了電容兩極板之間的距離，從而引起電容的容量發生變化，由于駐極體上的電荷數始終保持恒定，根據公式：Q=CU 所以當C變化時必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號，實現聲—電的變換。
應用：手機話筒。
12、GNSS接收機（傳感器）：
全球定位系統_百度百科
應用：室外定位、A-GPS等
13、NFC：
原理：支持NFC的設備可以在主動或被動模式下交換數據。在被動模式下，啟動NFC通信的設備，也稱為NFC發起設備(主設備)，在整個通信過程中提供射頻場(RF-field)。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數據發送到另一臺設備。另一臺設備稱為NFC目標設備(從設備)，不必產生射頻場，而使用負載調制(load modulation)技術，即可以相同的速度將數據傳回發起設備。此通信機制與基于ISOA、MIFARE和FeliCa的非接觸式智能卡兼容，因此，NFC發起設備在被動模式下，可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智能卡或NFC目標設備，并與之建立聯系。
應用：NFC支付。
14、心率傳感器：
原理：用亮度很高的射燈，比如攝像頭的LED閃光燈或者像是三星Galaxy S5一樣內置一顆能夠照射到皮下毛細血管的光源和檢測器，把手指按在光源和攝像頭上，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或者檢測器監測這一有規律變化的間隔，再通過手機內應用的掃描放大，再換算，從而判斷出心臟的收縮頻率。原理與紅外線監測心率相似。
應用：測量用戶心率、脈搏。
15、霍爾傳感器、血氧傳感器、等……
隨著現代信息技術的飛速發展，智能手機已經成為人們生活不可獲取的一部分，同時其職能也從一開始的通訊發展到現在的娛樂、社交甚至生產。
手機已經不再是一個簡單的通信工具，而是具有綜合功能的便攜式電子設備。手機的虛擬功能，比如交互、游戲、都是通過處理器強大的計算能力來實現的，但與現實結合的功能，則是通過傳感器來實現。本文為大家整理了手機中常見的傳感器，幫助大家了解其原理和用途。
1、光線傳感器(Ambient Light Sensor)
光線傳感器類似于手機的眼睛。人類的眼睛能在不同光線的環境下，調整進入眼睛的光線，例如進入電影院，瞳孔會放大來讓更多光線進入眼睛。而光線傳感器則可以讓手機感測環境光線的強度，用來調節手機屏幕的亮度。而因為屏幕通常是手機最耗電的部分，因此運用光線傳感器來協助調整屏幕亮度，能進一步達到延長電池壽命的作用。光線傳感器也可搭配其他傳感器一同來偵測手機是否被放置在口袋中，以防止誤觸。
2、距離傳感器(proximity sensor)
透過紅外線LED燈發射紅外線，被物體反射后由紅外線探測器接受，藉此判斷接收到紅外線的強度來判斷距離，有效距離大約在10米左右。它可感知手機是否被貼在耳朵上講電話，若是則會關閉屏幕來省電;距離傳感器也可以運用在部分手機支持的手套模式中，用來解鎖或鎖定手機。
3、重力傳感器(G-Sensor)
透過壓電效應來實現。重力傳感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，運用在賽車游戲中時，則可透過水平方向的感應，將數據運用在游戲里，來轉動行車方向。
4、加速度傳感器(Accelerometer Sensor)
作用原理與重力傳感器相同，但透過三個維度來確定加速度方向，功耗小但精度低。運用在手機中可用來計步、判斷手機朝向的方向。
5、磁(場)傳感器(Magnetism Sensor)
測量電阻變化來確定磁場強度，使用時需要搖晃手機才能準確判斷，大多運用在指南針、地圖導航當中。
6、陀螺儀(Gyroscope)
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(加速度傳感器)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傳感器，系統設計人員可以跟蹤并捕捉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簽…)、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。
7、GPS
地球上方特定軌道上運行著24顆GPS衛星，它們會不停的向全世界各地廣播自己的位置坐標與時間戳(timestamp，指格林威治 奔 1970年01月01日00 00分00秒到現在為止的總秒數)，手機中的GPS模塊透過衛星的瞬間位置來起算，以衛星發射坐標的時間戳與接收時的時間差來計算出手機與衛星之間的距離。可運用在定位、測速、測量距離與導航等用途。
8、指紋傳感器
目前主流的技術是電容式指紋傳感器，然而超音波指紋傳感器也有逐漸流行起來趨勢。電容式指紋傳感器作用時，手指是電容的一極、另一極則是硅芯片數組，透過人體帶有的微電場與電容傳感器之間產生的微電流，指紋的波峰波谷與傳感器之間的距離形成電容高低差，來描繪出指紋的圖形。而超音波指紋傳感器原理也類似，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。
9、霍爾傳感器(Hall Sensor)
作用原理是霍爾磁電效應，當電流通過一個位于磁場中的導體時，磁場會對導體中的電子產生一個垂直于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。主要運用在翻蓋解鎖、合蓋鎖定屏幕等功能當中，蘋果的Smart cover還有多個品牌的官方手機配件，都運用了這項技術。
10、氣壓傳感器(氣壓計，barometer)
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，若是搭載氣壓傳感器，則可以將誤差校正到1米左右;也可用來輔助GPS定位，來確認所在樓層位置等信息。蘋果的iPhone 6/6s系列都搭載了氣壓傳感器。
11、心率傳感器
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，并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。
12、血氧傳感器
血液當中血紅蛋白與氧合血紅蛋白對于紅光的吸收比率不同，用紅外光與紅光LED同時照射手指，并測量反射光的吸收光譜，藉此量測血含氧量。可用于運動或健康領域的應用。
13、紫外線傳感器
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，透過檢測這種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。
上面介紹的7種傳感器，通常都是現代智能手機的標準配備，而后面介紹的霍爾傳感器、心率傳感器、血氧傳感器、紫外線傳感器則更多的是應用在智能手環或是比較高端的手機中。
手機早已不是通信工具，簡直是一個全能的個人助理工具，人們巴不得手機可以集成任何功能，常用的實用的要集成，不常用的偶爾有用的也要集成，可以想象未來的手機會集成越來越多的傳感器。
A61B5/1455;
權利要求說明書
說明書
幅圖
（
54
）發明名稱
血氧傳感器
（
57
）摘要
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本發明公開了一種血氧傳感器，包括傳感
器和綁帶，傳感器包括本體、橫梁及光電元件，
本體具有內表面和外表面，內表面圍出具有開口
的測量空間，橫梁設于本體上并與本體之間形成
供綁帶穿過的配合孔，光電元件固設于本體的內
表面，綁帶分為一體連接的安裝段和纏繞段，該
安裝段與橫梁可拆卸連接，該安裝段具有穿過配
合孔的第一連接段及貼靠橫梁并防止綁帶在纏繞
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