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手机中的传感器 时间:2021-01-21      来源:华清远见

你的智能手机是一项了不起的工程壮举。它的许多最酷的功能都是通过广泛的传感器实现的——但是它们是什么,它们实际上都做了什么?

加速度计

加速度计可以处理基于轴心的运动感应,可以在健身追踪器和手机中找到——这就是为什么即使你没有单独购买可穿戴设备,你的智能手机也可以跟踪你的步数。它们还能告诉手机软件手机指向的方向,随着增强现实应用的出现,这一点正变得越来越重要。

顾名思义,加速度计测量加速度。这意味着,当你开车时,地图应用可以感知你的运动方向。

传感器本身由其他传感器组成,包括由于加速度而受到应力的微观晶体结构。然后,加速计分析来自晶体的电压,计算出你的手机移动的速度和它指向的方向。

从应用程序的纵向切换到横向,到在地图应用程序中显示你的当前速度,加速度计是你手机中最重要的传感器之一。

陀螺仪

陀螺仪帮助加速计了解你的手机朝向的方向-它增加了另一个水平的精度。每当你在手机上玩一款赛车游戏并倾斜屏幕以控制方向时,陀螺仪而不是加速计会感应到你正在做什么,因为你只是在手机上进行微小的转弯,而不是真正地在空间中移动。

陀螺仪并不是手机独有的:例如,陀螺仪被用于飞机内部的高度计,以确定高度和位置,并保持相机在移动过程中的稳定。智能手机内部的陀螺仪不像老式飞机上的传统机械陀螺仪那样使用轮子和平衡架,而是MEMS(微机电机械系统)陀螺仪。MEMS陀螺仪第一次真正大获成功是在2010年的iPhone 4上。

磁强计

磁强计是负责确定手机在物理空间中的位置的三种传感器中的最后一种。它的名字又让人想起了它可以测量磁场,通过改变它对手机的输出电压,从而告诉你哪个方向是北。当你在Apple Maps或百度地图中查看方向时,地磁计便会启动,帮助你判断地图的方向。它还为独立的指南针应用程序提供支持。

磁力计也存在于金属探测器中,因为它们可以检测磁性金属,这就是为什么你可以在你的智能手机上安装金属探测器应用程序。然而,传感器并不是单独用于地图应用的——它与手机的加速度计和GPS单元的数据协同工作,以确定你在世界上的位置,以及你指向的方向。

全球定位系统

手机内置的GPS装置会接收太空中的卫星发出的信号,从而判断出你所站的位置(或开车经过的位置)。它们实际上并不使用你手机的任何数据,这就是为什么当你的手机失去信号时,你仍然可以看到你的位置。事实上,它与多个卫星连接,然后根据相交角度计算你所在的位置。

如果没有卫星——你在室内或者云层很厚——那么你将无法定位。虽然GPS不会消耗数据流量,但所有这些通信和计算都可能消耗你的电池,这就是为什么大多数节能指南建议关掉GPS。出于同样的原因,一些智能手表等较小的电子产品不包含GPS。

生物传感器

市场上几乎所有的手机都会配备指纹传感器或面部识别系统来帮助你登录手机。这些生物识别传感器可能会以某种方式被欺骗,但它们通常比单独使用PIN码或图案更安全,也更方便。

指纹传感器已经从硬件按钮转向屏幕内电路。主要有三种类型:光学(光扫描)、电容(电容扫描)和超声波(声波扫描)。想要达到最好的效果,你需要使用超声波,不过其他两种选择有时也会在低端手机上使用。这些传感器并不是单独工作的,手机制造商使用了各种不同的软件技巧和算法,以使指纹识别尽可能准确。最好的高端安卓手机现在都配备了屏下指纹传感器,其性能几乎与使用实体硬件按钮的传感器一样好。

另外一些手机使用面部识别技术。这里也有各种各样的技术,廉价的手机只需要一个普通的相机镜头,就可以用一张高分辨率的照片验证你的身份。在高端产品中,红外传感器检测你的面部三维模型,然后通过手机上的软件进行识别。

其他

你的手机里有很多传感器,虽然它们可能没有我们前面提到的那么重要。Pixel 4手机中安装了Soli传感器,它实际上是一个雷达模块,可以检测手机上方的运动,你可以通过移动手掌关掉铃声,在拿起手机时立即启动面部解锁。

在苹果手机上可以看到激光雷达。简而言之,这是一种激光扫描技术,可以非常精确地判断深度并绘制出房间的地图,在未来几年,它将成为增强现实应用中最有用的技术。此外,最新的苹果手机也采用了U1芯片。这更像是一个通信天线而不是传感器,但它可以帮助确定位置和你将手机指向的方向。包括iPhone在内的许多手机都有一个气压计,可以测量气压:从监测天气变化到计算你所处的高度,它的用处无所不包。

接近传感器通常放在手机顶部并配合红外LED光探测器使用,当你接听电话的时候屏幕会自动关闭。传感器会发出一束不可见的光波,通过测量光的反射工作。

环境光传感器可以测量房间内的光线,并相应地调整屏幕的亮度。

最后,就像你手机里的其他技术一样,这些传感器变得越来越小、越来越智能,耗电量也越来越低,所以相隔5年的手机都有GPS并不意味着它们都有同样的精确度。

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