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摘 要：传感器的应用越来越广泛，现在的手机搭载了很多传感器，有声传感器、光传感器、触摸传感器、重力传感器、加速度传感器、方向传感器、距离传感器、磁传感器等。给用户带来了丰富的应用和体验。
关键词：手机；传感器；应用；
中图分类号：TP211+.5 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-02-00-01
传感器在生活中的应用越来越广泛，现在的智能手机上搭载了很多种类的传感器。依托这些传感器，软件开发者开发出了各种应用程序，使手机的应用范围大大拓展，给用户带来了前所未有的使用体验。现代技术中，传感器是指这样的一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学物理量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学物理量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。手机上主要搭载的传感器有声传感器、光传感器、触摸传感器、重力传感器、加速度传感器等。
一、声传感器
就是手机话筒。打电话时，能把声音信号转变为电信号。现在手机常用的是驻极体电容式麦克风。驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好。其声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的高分子极化塑料膜片，在其中一面蒸发上一层金属薄层。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，金属薄膜与金属极板之间就形成一个电容。高分子塑料膜上生产时就注入了一定的电荷Q，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和金属极板的距离也跟着变化，电容就随声波变化。由电容公式 ，可知 。驻极体总的电荷量不变，电容变化时，电容两极间的电压就会跟着变化，最后再通过阻抗非常高的场效应管将电容两端的电压取出来，同时进行放大，就把声音信号转变为电压信号了。
二、光传感器
光传感器在手机上有两个应用。一个是用在手机拍照的感光元件。与数码相机一样，感光芯片是拍照手机的最关键光电转换部件，相当于老式照相机的感光底片，能够把拍摄对象的光信号转换为电信号，经过处理，最后生成一幅电子照片。一般手机镜头的感光元件是CMOS传感器，英文全称是“Complementary Metal Oxide Semiconductor”，中文即“互补金属氧化物半导体”， CMOS传感器的每个象素由一个感光二极管和与之连接的一个放大器及A/D转换电路组成。从拍摄对象过来的光线经过镜头的透镜组，成像在CMOS传感器上，利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为电信号，通过放大器及A/D转换电路将数据输出。
光传感器的第二个应用是用来探测环境的亮度。手机自动根据所处环境的光线来控制屏幕的亮度和键盘灯的开关。比如在明亮的室外，键盘灯关闭；屏幕更亮，以便能看清屏幕。在暗处，按键时键盘灯就会亮，屏幕较暗，以便看清按键，防止屏幕刺眼。这样既保护了眼睛又节省了能量。在拍照时，光线传感器根据环境亮暗来确定曝光时间及LED闪光灯是否打开，从而拍摄出高质量的照片。
手机中探测环境亮度的光线传感器件一般是光敏三极管。芯片封装在带有玻璃透镜的管壳内，环境光线通过透镜汇聚照射在芯片上。光照增强时，光电流增加，再经过光敏三极管的放大作用，就把光信号转化为电信号了。
三、触摸传感器
现在的手机大部分用的是触摸屏，通过触摸屏可以方便地实现点击确认、内容切换、翻页、手写输入等多种人机交互功能。触摸屏又叫触控面板，是一个高精度的触摸传感器，能够把手指在屏幕上的位置及动作信息转换为电信号，实现对手机的控制。
四、重力传感器
重力传感器能利用重力方向感知手机目前的姿态，如竖立、横立、平放等，程序可以调用重力传感器的信息做出相应的反馈。重力传感器的一个应用是：用手机观看图片、视频或浏览网页时，把手机从竖着拿变为横着拿时，页面内容就自动反应过来，从竖屏显示变换为横屏显示，方便人们浏览，极具人性化。
手机中的重力传感器一般是利用压电效应来实现的。一个小重物，放在两片相互垂直的压电薄片上，实际上重物和压电片是做成一体的。当手机倾斜一定角度且保持静止时，重力在垂直两个压电薄片方向的分力与手机倾斜角度有关，压电片受力不同，输出电压不同，控制器通过读取压电片输出的电压的比例关系，计算出压电片与水平方向的夹角，从而得到手机静止时的姿态信息。这样，利用重力的分力和压电效应，把手机姿态信息转换为电压信号。
五、加速度传感器
加速度传感器也叫运动传感器，它能捕捉手机的几种典型运动模式如摇晃、甩动、翻转等。达到用运动控制手机的目的。一款手机的音乐播放器利用加速度传感器可实现以下功能：向右甩动播放下一曲，向左甩动播放上一曲，向上甩动增大音量，向下甩动减小音量，翻转实现静音，这是一种非常轻松有趣的控制方式。有的手机上有记步器软件，也是利用加速度传感器来实现的。当手机放在衣袋中，人在行走或跑步时，手机也跟着上下移动，加速度传感器能记录上下移动的频率，根据人的步频，就可估算出人的速度、一段时间前进距离和消耗的热量。
目前手机上的运动传感器多为电容式。它的工作的原理是：一个质量块可以在某个轴上运动，一个微型弹簧一端固定，另一端连接质量块，质量块与电容器的一个极板固连在一起，电容器的另一个极板固定。当手机在该方向有加速度时，质量塊就会压缩或拉伸弹簧，使得电容器两极板距离变化，引起电容的变化。若电容器带电量不变，两极板间的电压就会随距离的变化而变化。这样手机某一方向加速度信号就转变为电压信号了。现在的加速度传感器通常把X、Y、Z三个相互垂直方向传感器集成到一起，使传感器能够感知手机在三维空间的运动情况。
六、结束语
以上列举了目前手机上常用的传感器。相信在不久的将来，将会有更多的传感器应用到手机上。比如探测身边环境的温度传感器、湿度传感器、气压传感器、紫外线传感器、大气污染物传感器等，为我们的生活及出行提供更多的帮助。能测量体温、血压、监控心率的传感器，像身边的保健医生随时呵护我们的健康。传感器就像手机的眼睛和耳朵，让手机变得越来越聪明，功能越来越强大。
参考文献：
[1]金伟正.单线数字传感器的原理与应用[J].电子技术应用，2O00，（6）：66—68
关键词：手机；传感器；应用；
中图分类号：TP211+.5 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-02-00-01
传感器在生活中的应用越来越广泛，现在的智能手机上搭载了很多种类的传感器。依托这些传感器，软件开发者开发出了各种应用程序，使手机的应用范围大大拓展，给用户带来了前所未有的使用体验。现代技术中，传感器是指这样的一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学物理量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学物理量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。手机上主要搭载的传感器有声传感器、光传感器、触摸传感器、重力传感器、加速度传感器等。
一、声传感器
就是手机话筒。打电话时，能把声音信号转变为电信号。现在手机常用的是驻极体电容式麦克风。驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好。其声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的高分子极化塑料膜片，在其中一面蒸发上一层金属薄层。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，金属薄膜与金属极板之间就形成一个电容。高分子塑料膜上生产时就注入了一定的电荷Q，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和金属极板的距离也跟着变化，电容就随声波变化。由电容公式 ，可知 。驻极体总的电荷量不变，电容变化时，电容两极间的电压就会跟着变化，最后再通过阻抗非常高的场效应管将电容两端的电压取出来，同时进行放大，就把声音信号转变为电压信号了。
二、光传感器
光传感器在手机上有两个应用。一个是用在手机拍照的感光元件。与数码相机一样，感光芯片是拍照手机的最关键光电转换部件，相当于老式照相机的感光底片，能够把拍摄对象的光信号转换为电信号，经过处理，最后生成一幅电子照片。一般手机镜头的感光元件是CMOS传感器，英文全称是“Complementary Metal Oxide Semiconductor”，中文即“互补金属氧化物半导体”， CMOS传感器的每个象素由一个感光二极管和与之连接的一个放大器及A/D转换电路组成。从拍摄对象过来的光线经过镜头的透镜组，成像在CMOS传感器上，利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为电信号，通过放大器及A/D转换电路将数据输出。
光传感器的第二个应用是用来探测环境的亮度。手机自动根据所处环境的光线来控制屏幕的亮度和键盘灯的开关。比如在明亮的室外，键盘灯关闭；屏幕更亮，以便能看清屏幕。在暗处，按键时键盘灯就会亮，屏幕较暗，以便看清按键，防止屏幕刺眼。这样既保护了眼睛又节省了能量。在拍照时，光线传感器根据环境亮暗来确定曝光时间及LED闪光灯是否打开，从而拍摄出高质量的照片。
手机中探测环境亮度的光线传感器件一般是光敏三极管。芯片封装在带有玻璃透镜的管壳内，环境光线通过透镜汇聚照射在芯片上。光照增强时，光电流增加，再经过光敏三极管的放大作用，就把光信号转化为电信号了。
三、触摸传感器
现在的手机大部分用的是触摸屏，通过触摸屏可以方便地实现点击确认、内容切换、翻页、手写输入等多种人机交互功能。触摸屏又叫触控面板，是一个高精度的触摸传感器，能够把手指在屏幕上的位置及动作信息转换为电信号，实现对手机的控制。
四、重力传感器
重力传感器能利用重力方向感知手机目前的姿态，如竖立、横立、平放等，程序可以调用重力传感器的信息做出相应的反馈。重力传感器的一个应用是：用手机观看图片、视频或浏览网页时，把手机从竖着拿变为横着拿时，页面内容就自动反应过来，从竖屏显示变换为横屏显示，方便人们浏览，极具人性化。
手机中的重力传感器一般是利用压电效应来实现的。一个小重物，放在两片相互垂直的压电薄片上，实际上重物和压电片是做成一体的。当手机倾斜一定角度且保持静止时，重力在垂直两个压电薄片方向的分力与手机倾斜角度有关，压电片受力不同，输出电压不同，控制器通过读取压电片输出的电压的比例关系，计算出压电片与水平方向的夹角，从而得到手机静止时的姿态信息。这样，利用重力的分力和压电效应，把手机姿态信息转换为电压信号。
五、加速度传感器
加速度传感器也叫运动传感器，它能捕捉手机的几种典型运动模式如摇晃、甩动、翻转等。达到用运动控制手机的目的。一款手机的音乐播放器利用加速度传感器可实现以下功能：向右甩动播放下一曲，向左甩动播放上一曲，向上甩动增大音量，向下甩动减小音量，翻转实现静音，这是一种非常轻松有趣的控制方式。有的手机上有记步器软件，也是利用加速度传感器来实现的。当手机放在衣袋中，人在行走或跑步时，手机也跟着上下移动，加速度传感器能记录上下移动的频率，根据人的步频，就可估算出人的速度、一段时间前进距离和消耗的热量。
目前手机上的运动传感器多为电容式。它的工作的原理是：一个质量块可以在某个轴上运动，一个微型弹簧一端固定，另一端连接质量块，质量块与电容器的一个极板固连在一起，电容器的另一个极板固定。当手机在该方向有加速度时，质量塊就会压缩或拉伸弹簧，使得电容器两极板距离变化，引起电容的变化。若电容器带电量不变，两极板间的电压就会随距离的变化而变化。这样手机某一方向加速度信号就转变为电压信号了。现在的加速度传感器通常把X、Y、Z三个相互垂直方向传感器集成到一起，使传感器能够感知手机在三维空间的运动情况。
六、结束语
以上列举了目前手机上常用的传感器。相信在不久的将来，将会有更多的传感器应用到手机上。比如探测身边环境的温度传感器、湿度传感器、气压传感器、紫外线传感器、大气污染物传感器等，为我们的生活及出行提供更多的帮助。能测量体温、血压、监控心率的传感器，像身边的保健医生随时呵护我们的健康。传感器就像手机的眼睛和耳朵，让手机变得越来越聪明，功能越来越强大。
参考文献：
[1]金伟正.单线数字传感器的原理与应用[J].电子技术应用，2O00，（6）：66—68