#科普# 手机传感器是什么？都有什么用？

智能手机之所以被称之为智能，主要原因是它具备了传统通讯设备所没有的附加属性。移动SoC芯片强大的性能与整合性让智能手机获得了更强的运算能力，但要说提升用户交互体验的，确是隐藏在手机背后的那些传感器。

什么是手机传感器?

简单来说，传感器Sensor就是手机里那些可以被测量并且能按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。一般这类传感器都是由敏感元件以及转换元件组成。本文我们不说复杂原理，深入浅出地介绍一下传感器的应用场景。

光线传感器

光线传感器能根据手机当时所在的环境来调节屏幕亮度，有的还可以自由控制按键呼吸灯的明暗状态。比如在特别明亮的户外，屏幕会自动调到最亮的状态，而当在黑暗环境里，屏幕亮度也会相应降低。

距离传感器

距离传感器一般是配合着光线传感器来使用。当你把手机放在听筒位置时，距离传感器会测算手机到你耳朵的距离。这个不同的测量值会触发相应的功能，比如熄灭屏幕或是自动锁屏等，同样也可以配合各种保护套来使用。

重力传感器

如今手机屏幕越来越大，曾经被认为没什么必要的横屏功能早已普及。平时在观看照片、视频的时候，我们一般都会把手机横过来操作。在一些游戏中也可以通过重力传感器来实现更丰富的交互控制，比如平衡球、赛车游戏等。

加速度传感器

加速度传感器的概念和重力传感器略微有些重叠，但事实上却又不一样。加速度传感器是多个维度测算的，主要测算一些瞬时加速或减速的动作。比如测量手机的运动速度，在游戏里能通过加速度传感器触发特殊指令。日常应用中的一些甩动切歌、翻转静音等也都用到了这枚传感器。

指纹传感器

从2013年开始，指纹传感器开始在智能手机中爆发式增长。它可以自动采集用户指纹，以此实现保护隐私的目的。不过现在具有指纹传感器的手机并不仅仅是解锁设备，而是和移动支付相互结合，包括Apple Pay、Sumsang Pay在内都是以指纹传感器为前提来交互。

陀螺仪传感器

还记得当时iPhone 4刚推出时的杀手级应用么?没错它就是陀螺仪。平时手机里标配的都是三轴陀螺仪，可追踪6个方向的位移变化。日常我们玩的一些射击或赛车游戏都需要用到这种陀螺仪，很多应用也借助陀螺仪传感器来工作，例如3D拍照、全景导航等。

磁场传感器

磁场传感器是利用磁阻来测量平面磁场，从而检测出磁场强度以及方向位置。一般用在常见的指南针或是地图导航中，帮助手机用户实现准确定位。如果你部分东南西北，用地图中的电子罗盘可以轻松实现定位。

GPS位置传感器

GPS模块主要作用是通过天线来接收到卫星的坐标信息帮用户定位。随着4G网络普及，GPS被应用在更多场景，比如与智能硬件配合实现远程定位监控，或是设备丢失后定位查找。这里需要分清一个概念，手机一般标配的是A-GPS，所谓A-GPS是在接收导航卫星信号的基础上通过移动网络更快速的定位，比普通的GPS更先进一些。

方向感应器

赛车类游戏一直都是智能手机上非常受欢迎的一类竞速类游戏，究其原因是因为我们在玩赛车类游戏的时候使用有方向感应器的手机就可以让手机瞬间变 身方向盘，非常真实的体验到赛车的临场感。虽然单纯的使用重力感应器也能玩赛车类游戏，但是在操作体验上嘛。。。没有使用方向感应器的手机也只能呵呵了。

有些人可能会认为方向感应器就是通常理解的指南针功能，其实不然，手机中的方向感应器是指用于检测手机本身处于何种方向状态的部件，当手机处于 正竖、倒竖、左横、右横、仰、卧等状态。举个例子吧，比如当我们将手机旋转后，屏幕图像可以自动跟着旋转并切换长款比例，同时包括文字或者菜单之类的页面 也可以旋转。

说到这里，也许有人会说，这个方向感应器不是跟之前说的那个重力感应器一样吗?其实对于方向感应器来说，叫它应用角速度传感器更加合适，因为对于方向传感器来说，它还能感应到水平面上的方位角、旋转角和倾斜角。

气压传感器

气压传感器之前一直被用在军工手机当中，分为变容式气压传感器以及变阻式气压传感器。气压变化会导致电阻或电容测算数值发生改变。一般GPS能计算出你的位置，但对于一些高度上的变化是需要气压传感器来测算。安装了这种传感器的手机能测算你一天上了多少个楼层，或是用于室内定位等，而内部的气压传感器主要是测试设备封闭程度。

温度传感器

今年MWC上一款支持热成像测试的三防手机让人记忆深刻，它用到的就是温度传感器。温度传感器是用来检测手机本身温度变化的，可以看出手机的发热程度。扩展功能方面，温度传感器也能检测外界空气中的温度变化，甚至是用户当前的体温。

霍尔传感器

和磁场传感器类似，霍尔传感器可以将变化的磁场转化为输出电压，从而在导体两端产生电势差。有些手机会随机标配一些保护套，当合上保护套时手机会自动锁屏，打开保护套之后设备又会自动解锁。

紫外线传感器

紫外线传感器利用了光电发射效应来测算，通过摄像头拍户外光源从而换算成放电效应测出紫外线强度。现在应用这种传感器的手机并不多见，而且测算的稳定性也有待进一步观察。

心率传感器

心率传感器在穿戴设别中比较常见，但在手机上的应用一般是设置在手机背部的位置，通过高亮度的LED光源照射手指的方式转换为对应数据来测算心率，测试的时候需要手指保持平稳，否则测试出的结果会有较大偏差。

血氧传感器

和心率传感器一样，血液中的血红蛋白和氧合血红蛋白对红外光和红光的吸收比例不同，用这种红外光与红光的两个LED灯光同时照射手指的话，也可以测量出反射光的吸收光谱，从而测量血氧含量。

增加传感器要满足什么条件?

智能手机发展至今，你可能想问为什么传感器的普及速度并不快。事实上在手机上增加传感器是需要满足一些特定条件的，比如操作系统本身的支持、需要开发对应的应用去配合传感器的数据记录、保证传感器测算的精读、控制传感器的尺寸以及成本等。

总结

以上我们列举出了目前智能手机中比较主流的传感器，其中的大部分都已经成为了智能手机的标配功能。我们可以给这些传感器分门别类，比如有些是针对基础功能的检测，比如光线距离感应器，有些是应用在导航上的测算，比如GPS、磁场传感器。另外一些则是专门用于运动健康，比如心率血氧传感器、紫外线传感器等。正是这些隐藏在手机背后的“黑科技”让我们在使用智能手机时更加得心应手。

传感器和其他电子元件一样，如今都在越变越小，成本也越来越低。未来手机传感器的发展方向将会是思考如何进一步提升测算精读，以及如何在有限的设备中集成更多的传感器去感知用户当前的状态。

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