解析8大行業(yè)中智能傳感器是如何運(yùn)作的

感器、AR/VR中的傳感器、、無(wú)人機(jī)中的傳感器、智能穿戴中的傳感器等8大行業(yè)中的智能傳感器是怎樣運(yùn)作的。

一、智能手機(jī)中的傳感器

搖動(dòng)手機(jī)就可以控制賽車(chē)方向;拿著手機(jī)在操場(chǎng)散步，就能記錄你走了幾公里?這些你越來(lái)越熟悉的場(chǎng)景，都少不了天天伴你身旁的智能手機(jī)。而手機(jī)能完成以上任務(wù)，主要都是靠?jī)?nèi)部安裝的傳感器。你知道手機(jī)中的傳感器有多少種?又是倚靠那些原理來(lái)運(yùn)作!

1、光線傳感器(Ambient Light Sensor)

光線傳感器類(lèi)似于手機(jī)的眼睛。人類(lèi)的眼睛能在不同光線的環(huán)境下，調(diào)整進(jìn)入眼睛的光線，例如進(jìn)入電影院，瞳孔會(huì)放大來(lái)讓更多光線進(jìn)入眼睛。而光線傳感器則可以讓手機(jī)感測(cè)環(huán)境光線的強(qiáng)度，用來(lái)調(diào)節(jié)手機(jī)屏幕的亮度。而因?yàn)槠聊煌ǔＪ鞘謾C(jī)最耗電的部分，因此運(yùn)用光線傳感器來(lái)協(xié)助調(diào)整屏幕亮度，能進(jìn)一步達(dá)到延長(zhǎng)電池壽命的作用。光線傳感器也可搭配其他傳感器一同來(lái)偵測(cè)手機(jī)是否被放置在口袋中，以防止誤觸。

2、距離傳感器(proximity sensor)

透過(guò)紅外線LED燈發(fā)射紅外線，被物體反射后由紅外線探測(cè)器接受，藉此判斷接收到紅外線的強(qiáng)度來(lái)判斷距離，有效距離大約在10米左右。它可感知手機(jī)是否被貼在耳朵上講電話，若是則會(huì)關(guān)閉屏幕來(lái)省電;距離傳感器也可以運(yùn)用在部分手機(jī)支持的手套模式中，用來(lái)解鎖或鎖定手機(jī)。

iPhone 4/4s與iPhone 5/5s的距離傳感器與光傳感器位置

3、重力傳感器(G-Sensor)

透過(guò)壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。重力傳感器內(nèi)部有一塊重物與壓電片整合在一起，透過(guò)正交兩個(gè)方向產(chǎn)生的電壓大小，來(lái)計(jì)算出水平的方向。運(yùn)用在手機(jī)中時(shí)，可用來(lái)切換橫屏與直屏方向，運(yùn)用在賽車(chē)游戲中時(shí)，則可透過(guò)水平方向的感應(yīng)，將數(shù)據(jù)運(yùn)用在游戲里，來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)行車(chē)方向。

4、加速度傳感器(Accelerometer Sensor)

作用原理與重力傳感器相同，但透過(guò)三個(gè)維度來(lái)確定加速度方向，功耗小但精度低。運(yùn)用在手機(jī)中可用來(lái)計(jì)步、判斷手機(jī)朝向的方向。

5、磁(場(chǎng))傳感器(Magnetism Sensor)

測(cè)量電阻變化來(lái)確定磁場(chǎng)強(qiáng)度，使用時(shí)需要搖晃手機(jī)才能準(zhǔn)確判斷，大多運(yùn)用在指南針、地圖導(dǎo)航當(dāng)中。

6、陀螺儀(Gyroscope)

陀螺儀能夠測(cè)量沿一個(gè)軸或幾個(gè)軸動(dòng)作的角速度，是補(bǔ)充MEMS加速度計(jì)(加速度傳感器)功能的理想技術(shù)。事實(shí)上，如果結(jié)合加速度計(jì)和陀螺儀這兩種傳感器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以跟蹤并捕捉3D空間的完整動(dòng)作，為終端用戶(hù)提供更真實(shí)的用戶(hù)體驗(yàn)、精確的導(dǎo)航系統(tǒng)及其他功能。手機(jī)中的「搖一搖」功能(例如搖動(dòng)手機(jī)就能抽簽…)、體感技術(shù)，還有VR視角的調(diào)整與偵測(cè)，都是運(yùn)用到陀螺儀的作用。

7、GPS

地球上方特定軌道上運(yùn)行著24顆GPS衛(wèi)星，它們會(huì)不停的向全世界各地廣播自己的位置坐標(biāo)與時(shí)間戳(timestamp，指格林威治 奔 1970年01月01日00 00分00秒到現(xiàn)在為止的總秒數(shù))，手機(jī)中的GPS模塊透過(guò)衛(wèi)星的瞬間位置來(lái)起算，以衛(wèi)星發(fā)射坐標(biāo)的時(shí)間戳與接收時(shí)的時(shí)間差來(lái)計(jì)算出手機(jī)與衛(wèi)星之間的距離?？蛇\(yùn)用在定位、測(cè)速、測(cè)量距離與導(dǎo)航等用途。

8、指紋傳感器

目前主流的技術(shù)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(lái)趨勢(shì)。電容式指紋傳感器作用時(shí)，手指是電容的一極、另一極則是硅芯片數(shù)組，透過(guò)人體帶有的微電場(chǎng)與電容傳感器之間產(chǎn)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(lái)描繪出指紋的圖形。而超音波指紋傳感器原理也類(lèi)似，但不會(huì)受到汗水、油污的干擾，辨識(shí)速度也更為快速。運(yùn)用在手機(jī)中可用來(lái)解鎖、加密、支付等等。

9、霍爾傳感器(Hall Sensor)

作用原理是霍爾磁電效應(yīng)，當(dāng)電流通過(guò)一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向上的的作用力，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。主要運(yùn)用在翻蓋解鎖、合蓋鎖定屏幕等功能當(dāng)中，蘋(píng)果的Smart cover還有多個(gè)品牌的官方手機(jī)配件，都運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù)。

10、氣壓傳感器(氣壓計(jì)，barometer)

將薄膜與變組器或電容連接在一起，當(dāng)氣壓產(chǎn)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電阻或電容數(shù)值發(fā)生變化，藉此量測(cè)氣壓的數(shù)據(jù)。GPS也可用來(lái)量測(cè)海拔高度但會(huì)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;也可用來(lái)輔助GPS定位，來(lái)確認(rèn)所在樓層位置等信息。蘋(píng)果的iPhone 6/6s系列都搭載了氣壓傳感器。

11、心率傳感器

透過(guò)高亮度的LED燈照射手指，因心臟將血液壓送到毛細(xì)血管時(shí)，亮度(紅光的深度)會(huì)呈現(xiàn)周期性的變化。再透過(guò)攝影機(jī)捕捉這一些規(guī)律性的變化，并將數(shù)據(jù)傳送到手機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算，進(jìn)而判斷心臟的收縮頻率，得出每分鐘的心跳數(shù)。

三星Galaxy S7 edge相機(jī)旁邊有心率傳感器

12、血氧傳感器

血液當(dāng)中血紅蛋白與氧合血紅蛋白對(duì)于紅光的吸收比率不同，用紅外光與紅光LED同時(shí)照射手指，并測(cè)量反射光的吸收光譜，藉此量測(cè)血含氧量?？捎糜谶\(yùn)動(dòng)或健康領(lǐng)域的應(yīng)用。

13、紫外線傳感器

某些半導(dǎo)體、金屬或金屬化合物的光電發(fā)射效應(yīng)，在紫外線照射下會(huì)釋放出大量電子，透過(guò)檢測(cè)這種放電效應(yīng)可計(jì)算出紫外線強(qiáng)度。主要用途也在運(yùn)動(dòng)與健康領(lǐng)域。

整體而言，前7種傳感器大多是目前智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配備，指紋傳感器也有越來(lái)越普及的趨勢(shì)。較后方的傳感器，則多常見(jiàn)在智能手環(huán)以及較頂級(jí)、高端的手機(jī)中。透過(guò)這些傳感器的作用，能讓手機(jī)擁有高過(guò)你我想象的功能，就彷佛讓手機(jī)越來(lái)越智能了，你說(shuō)是嗎?

壓力傳感器供應(yīng)商：

羅伯特.博世歐姆龍(Omron)、 GE Measurement ControlSolutions 、NXP—飛思卡爾(Freescale)、亞德諾半導(dǎo)體(Analog Devices)、菲爾斯特(Firstrate)、香港HKST、TDK-EPC、Silicon Microstructures、Sensimed、敏芯微(MEMSensing)、華美澳通、北京青鳥(niǎo)元芯、中科院上海微系統(tǒng)所、無(wú)錫納微電子有限公司(N-MEMS)、上海芯敏微系統(tǒng)技術(shù)有限公司(SIMST)、Consensic 、盾安環(huán)境等等。

溫度傳感器供應(yīng)商：

羅伯特.博世、Hygrometrix、德州儀器、盛思銳(Sensirion) 、歐姆龍(Omron) 等等

濕度傳感器供應(yīng)商：

意法半導(dǎo)體(ST)、羅伯特.博世、盛思銳(Sensirion) 、MEMS Vision 、精量電子(TE Sensors)等等

氣體傳感器供應(yīng)商：

羅伯特.博世、奧地利微(AMS)、Cambridge CMOS Sensors(CCS)、Micronas、Synkera、蘇州能斯達(dá)(漢威電子子公司)、武漢微納傳感科技、煒盛科技、森斯特(北京)電子科技有限公司(Nenvitech)、深圳市戴維萊傳感技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司、武漢四方光電科技有限公司、速麗德(Solidsense)、城市技術(shù)(CityTechnology)等等

陀螺儀供應(yīng)商：

Epson Toyocom、 深迪半導(dǎo)體(上海)有限公司(Senodia)、水木智芯科技(北京)有限公司(TuMEMS)等等

加速度計(jì)供應(yīng)商：

Colibrys 、蘇州明傳感科技有限公司(MiraMEMS)、Kionix(被Rohm收購(gòu))、河北美泰電子科技有限公司(MT Microsystems)、上海矽?？萍加邢薰?QST)、Silicon Designs 、矽創(chuàng)電子(Sitronix)、 MCUBE(砂立)等等

磁力計(jì)供應(yīng)商：

朗格(Allegro MicroSystems)、微開(kāi)(Micronas Semiconductor)、邁來(lái)芯(Melexis)、江蘇多維科技(dowaytech)、愛(ài)知制鋼(AichiSteel)、Amotech 等等

二、人工智能/機(jī)器人中的傳感器

關(guān)鍵技術(shù)：驅(qū)動(dòng)器+減速器+傳感器

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