一文看懂智能手機常用傳感器
在不同環境下屏幕會自動調節亮度；接通電話靠近耳朵屏幕會自動息屏；搖動手機就可以控制賽車方向;拿著手機散步，就能記錄你走了多少步；這些熟悉的場景，都少不了天天伴你身旁的智能手機。
智能手機之所以被稱之為智能，是因為它提升了用戶交互的體驗，而這些都是傳感器功勞。那么什么是手機傳感器? 手機傳感器都能做什么又是怎么工作的? 下面一起來看看。
什么是手機傳感器?
簡單來說，傳感器（Sensor）就是手機里那些可以感知周圍環境并且能按照一定的規律轉換成可用輸出電信號的芯片或裝置。一般這類Sensor都是由敏感元件以及轉換元件組成。
1、多點觸控電容屏幕
2007 年初，蘋果對外發布了它們的新產品 iPhone，在這之前，iPod 已經非常普及，許多人都在設想蘋果的手機會是什么樣子，有人將 iPod 的觸控滾輪 PS 為老式電話的撥號盤，等 iPhone 真正展現到大家眼前時，還是驚呆了。這款手機竟然沒有實體按鍵！當然，沒有實體按鍵的智能手機之前也有，但需要配置一只筆，因為采用的是電阻屏幕，靈敏度是個問題。iPhone 的屏幕采用了電容屏幕，反應靈敏，并且支持多點觸控，通過十個手指就可以很精準的操作。就連產品發布后，許多人還在懷疑打字的時候會不會太痛苦，你現在低頭看看自己的手機，就知道現在已經不是個問題了。
多點觸控屏幕，讓 iPhone 有了觸覺。
2、環境光傳感器(Ambient Light Sensor簡稱ALS)
類似于手機的眼睛?？梢宰屖謾C感測環境光線的強度，用來自動調節手機屏幕的亮度。給出最佳視覺體驗且能進一步延長電池續航能力。ALS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。
3、距離傳感器(proximity sensor簡稱PS)
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，借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。通過紅外線感應，可以檢測到人臉與手機屏幕的距離，如果貼近，就會將屏幕關掉，這樣既能省電，又能避免臉部觸碰產生的誤操作。
4、重力傳感器(G-Sensor)
透過壓電效應來實現，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。
5、加速度傳感器（Accelerometer sensor）
加速度傳感器用來感知手機的運動情況，它的原理就像在一個盒子里裝個鐵球，由于重力的作用，如果轉動盒子的方向，各個側面收到的鐵球的壓力是不同的，以此來判斷盒子的朝向?；诩铀俣葌鞲衅?，手機可以實現橫屏時，內容自動轉成寬屏顯示。
6、地磁傳感器(Magnetism Sensor)
有了 GPS，雖然能夠定位，但是無法辨別方向。只有你拿著手機朝一個方向走上 20 米，才能通過位移估算你的方向，但這還是不夠精準。在衛星信號不好的地方，定位的偏差可能都有幾百米，這種估算的方向完全不可信。有了地磁傳感器就是手機有了指南針，打開地圖，我們不只是知道當前位置，還會知道我們當前的手機朝向。
7、陀螺儀(Gyroscope sensor)
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加速度計的理想技術。結合加速度計和陀螺儀這兩種傳感器，可以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。
你應該打過陀螺，也見過獨輪電動平衡車，這兩種東西都利用了一種物理原理。就是轉動的物體，會沿著軸心方向保持穩定。轉動的陀螺即使被碰一下，還是會晃動幾下回到穩定朝下。而陀螺儀還有個特性就是可以通過轉動位移，來計算出轉動加速度。
雖然在手機中通過加速度傳感器可以感知到手機的傾斜，但無法很好的計算手機的旋轉，特別在玩一些賽車游戲的時候，你無法實現手機晃動靈敏的控制方向盤。有了陀螺儀就不一樣了，喬布斯在現場演示了一個拆積木的游戲，通過手機旋轉，可以從不同的角度去拆積木。
手機中用的陀螺儀并不是這種旋轉輪子式的機械陀螺，而是一種微機電結構（MEMS）的，通過轉動時的電容變化量來測定角速度，再配合加速度計傳感器，來計算姿態。
8、氣壓傳感器(氣壓計，barometer sensor)
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。
GPS計算海拔會有十米左右的誤差，氣壓傳感器主要用干修正海拔誤差(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。
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，借此量測氣壓的數據。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，有助干提高GPS(全球定位系統)的精度。
此外，在一些戶外運用需要測量氣壓值時，此時搭配氣壓傳感器的手機也能派上用場，在iOS的健康應用中，可以計算出你爬了幾層樓 9、內部溫度傳感器（Internal Temperature Sensor）
隨著手機功耗越和電池容量越來越大，溫度傳感器應運而生，加入溫度傳感器并不是為了測外部溫度，主要是為了監測手機本身是否過熱。手機溫度過熱時，會提示關機一段再開機。
10、指紋傳感器(FPG)
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、另一極則是矽晶片陣列，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?？梢宰詣硬杉脩糁讣y，以此實現保護隱私的效果，通常被用作一種安全措施。
電容指紋傳感器原理:手指構成電容的一極，另一極是硅品片陣列，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，超擊波播約傳感器原理:超聲波多用干測是距離，比加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，就是自接掃描并測經指紋紋理，其至連主子都臺測經!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。被廣泛應用于加密、解鎖、支付。
11、近場無線通信（NFC）
在 iPhone 5S 上有了指紋識別，而 iPhone 6 上就增加了近場無線通信（也是電磁波），兩個疊加到一起，就成了 Apple Pay，從此刷卡變成了刷手機，輸入密碼變成了刷指紋。雖然這些技術以前都有，但是蘋果擅長就是把它們整合成優質的服務。
12、壓力傳感器（3D Touch）
iPhone 6S 增加了屏幕壓力傳感器，能夠采集到按壓力度，這樣在交互上可以玩出新花樣來。屏幕能夠感知到手按壓的力度，但人并不會感受到屏幕真的被按壓下去了。為了給人以反饋，內部增加了一個叫 TAPTIC Engine 的設備，根據壓力，會產生振動，這樣人就能感受到按壓了。此后iPhone 將 Home 鍵換成了非機械按壓式的，如果你按著沒感覺，是不是很不爽？所以蘋果把在實現 3D Touch 所用到的 TAPTIC Engine 振動器加大，按壓的時候振動一下，給你一種錯覺，按鍵按壓下去了。有了這種方式，一是不容易損壞，二是防水性更好，三是在玩游戲的時候，可以采用振動反饋，想象一下振動手柄，給予最佳游戲體驗。
13、GPS位置傳感器
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。GPS位詈傳感器主要作用是通討天線來接收到衛星的坐標信息幫用戶定位，隨著4G網絡普及，GPS被應用在更多場號，比如與智能硬件配合實現遠程定位監控，或是設備于生后定位查找，被廣泛應用在地圖、導航、測速、測距等。
14、霍爾傳感器(Hall Sensor)
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。霍爾傳感器安裝在手機上主要功能就是使用智能皮套(磁皮套)，扣上皮套后屏幕就會在皮套上留出的小窗口中出現一個小窗口界面，用來接聽來電或閱讀短信。
15、紫外線傳感器(UV sensor)
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。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。探測環境中的輻射水平。
16、心率傳感器
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。得每分鐘的心跳數。通過檢測用戶手指上血管每分鐘的脈動數量獲得用戶的心率數據。心率傳感器在穿戴設別中比較常見。
17、血氧傳感器:
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。
18、深度3D傳感技術
深度3D傳感技術根據工作原理可以分為三種：RGB雙目、TOF和結構光。
RGB雙目技術算法要求高，并容易受光線影響，在較暗或者高度曝光的情況下效果都非常差，因此很少被采用。目前應用比較多的是TOF和結構光。TOF（time of flight）技術工作原理是通過泛光照明器（固態激光器或者LED）發射近紅外（~850nm或940nm）的脈沖波，脈沖波遇到物體以后反射回來，被傳感器（sensor）收集到。
系統通過計算sensor上每個像素脈沖波之間的頻率差或時間差，再通過算法得到每個位置的精確3維深度。
結構光技術的基本原理是，通過近紅外激光器，將具有一定結構特征的光線投射到被拍攝物體上，再由專門的紅外攝像頭進行采集。這種具備一定結構的光線，會因被攝物體的不同深度區域，而采集不同的圖像相位信息，然后通過運算單元將這種結構的變化換算成深度信息，以此來獲得三維結構。簡單來說就是，通過光學手段獲取被拍攝物體的三維結構，再將獲取到的信息進行更深入的應用。
19、Ultra Wideband（UWB）
簡單來說，它是一種新的近距離通信技術，和藍牙、WIFI 在解決類似的問題。它的優勢是可以提供厘米級的定位能力，并且可以實現更好的近距離傳輸，在 10 米內可以實現百兆甚至 GB 級別的傳輸速度。UWB 可能會擴展不少游戲或其它應用場景，還有待挖掘。
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