传感器在手机中的应用

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1、传感器在手机中的应用鲁建全（郑州外国语学校，河南郑州450001）贾晓燕（郑州市第二十四中学，河南郑州450007）关键词：手机，传感器，应用摘要：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。正文：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

2、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、方向传感器、距离传感器、磁传感器等。1、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

3、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。2、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

4、光元件是CMOS传感器，英文全称是“ComplementaryMetalOxideSemiconductor”，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4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

5、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。3、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。目前手机常用的触摸屏有两类：一类是电

6、容式触摸屏，一类是电阻式触摸屏。iPhone4S手机采用的是电容式触摸屏。普通电容式触摸屏的感应屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层导电层，最外层是一薄层矽土玻璃保护层。当我们用手指触摸在感应屏上的时候，人体的电场让手指和和触摸屏表面形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是导体，相当于手指从接触点吸走一个微弱的电流。这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例及强弱的精确计算，得出触摸点的位置及触摸力度。电阻式触摸屏包含上下叠合的两个透明层：薄膜和玻璃。薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO(纳米铟

7、锡金属氧化物)涂层，ITO具有很好的导电性和透明性。当触摸屏表面受到的压力（如通过笔尖或手指进行按压）足够大时，薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO，相当于该处导通。利用分压器原理可产生代表X坐标和Y坐标的电压，经过转换电路送到处理器，通过运算转化为屏幕上的X、Y坐标值，实现把触摸位置的信息转换为电信号。4、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