手机中常用传感器的介绍

手机中常用传感器的介绍

它们的设计者是如何想到这样的设计的呢？我们又该如何从中学习？也许我在下面介绍

的会是一种可能的思路。

摇一摇和Bump等优秀的设计都是离不开一种叫做传感器的装置的，它们是实现这

些功能所依赖的基础，因此我觉得开发者们有必要从人机交互设计的根源处进行思考，

或许深入根源就能得到不一样的启示。

传感器（transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检

测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息

的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要

环节。国标GB7665-87对传感器的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律

(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。我们

的手机中，早就装备了各种各样的微型传感器，因此有必要充分利用这些传感器给我们

带来的价值！以下将简要介绍几类常见的传感器。

重力传感器

工作原理：重力传感器是根据压电效应的原理来工作的。所谓的压电效应就是“对

于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶

体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为

正压电效应”。

重力传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变

形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转

化成电压输出。

简单来说是测量内部一片重物(重物和压电片做成一体)重力正交两个方向的分力大

小，来判定水平方向。通过对力敏感的传感器，感受手机在变换姿势时，重心的变化，

使手机光标变化位置从而实现选择等功能。

应用案例：手机横竖屏幕切换、翻转静音、平衡球、各种射击、赛车游戏等。

重力传感器可谓是我们最熟悉的传感器了，一些非智能机上也有安装，基于重力传

感器创造的各种应用与游戏也非常的多，可以说重力传感器已经被充分开发了，但是我

们仍然能看见各种基于重力传感器的创意层出不穷，因此只要肯动脑子、有创意，它还

是非常值得开发者关注的。

加速度传感器

工作原理：加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在

加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，

比如g，也可以是变量。因此其的范围比重力感应器要大，但是一般在手机被提到的加

速度感应器时，一般就是指重力感应器。

应用案例：微信摇一摇、Bump、甩动切歌等

其实我一直都没搞懂加速度传感器和重力传感器的区别，一直认为类似微信摇一摇

的功能都是基于重力感应器实现的，思来想去终于想明白一点了，微信应该是基于加速

度感应器的，因为如果你只把手机翻转的话是摇不出来的，只有在手机上产生了一定的

加速度才能实现功能。

从Bump、微信摇一摇等的成功我们就能看出加速度传感器应用的广泛性以及重要

性，相信以后此类充满创意的功能会越来越多。

距离传感器

工作原理：距离传感器是利用测时间来实现测距离的原理，以检测物体的距离的一

种传感器。工作原理：通过发射特别短的光脉冲，并测量此光脉冲从发射到被物体反射

回来的时间，通过测时间来计算与物体之间的距离。

应用案例：打电话时手机靠近脸部，屏幕背景灯熄灭，离开时背景灯点亮并解锁屏

幕。

据我所知的情况而言，距离传感器的应用场景似乎还不是很多，最广为人知的也就

是这个打电话时的自动开关灯功能了，但这并不意味着它没有更大的用途，只是尚未得

到充分的开发，因此这里存在的机会还很多。

光线感应器

工作原理：光电感应器是由两个组件即投光器及受光器所组成，利用投光器将光线

由透镜将之聚焦，经传输而至受光器之透镜，再至接收感应器，感应器将收到之光线讯

号转变成电器信号，此电信讯号更可进一步作各种不同的开关及控制动作，其基本原理

即对投光器受光器间之光线做遮蔽之动作所获得的信号加以运用以完成各种自动化控

制。

应用案例：自动调整屏幕亮度功能等

目前，与距离传感器相似，光线传感器似乎也为得到广泛的开发，我们最熟悉应用

场景也就是根据光线强度自动调整屏幕亮度以适应人眼等，但是我坚信它应该有更广泛

的应用。例如，在游戏中就可以用上光线传感器，当手机从光亮处转移到黑暗处可以触

发某种机制，变换场景等，我相信这会是非常有前景的。

三轴陀螺仪

工作原理：同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速。单轴的只能测量一个方向的

量，也就是一个系统需要三个陀螺仪，而3轴的一个就能替代三个单轴的。3轴的体积小、

重量轻、结构简单、可靠性好，是激光陀螺的发展趋势。

三轴陀螺仪最大的作用就是“测量角速度，以判别物体的运动状态，所以也称为运动

传感器”，换句话说，这东西可以让我们的iPhone知道自己“在哪儿和去哪儿”（wherethey

areorwherethey’regoing）！

应用案例：目前主要应用在一些大型手机射击游戏中，如现代战争3、狂野飙车等。

三轴陀螺仪目前还属于比较高端的传感器，除了iPhone等高端机型外，大部分的智

能机上都还未配备。目前的应用也一般常见于射击与竞速游戏以及定位功能等。虽然目

前的应用尚不广泛，但是三轴陀螺仪未来的市场绝对不可小视，一旦此传感器被广泛配

备，必然又会产生一系列的基于三轴陀螺仪的优秀应用以及功能等，聪明的开发者可以

未雨绸缪，备战未来的市场。

电子罗盘

工作原理：电子罗盘，也叫数字指南针，是利用地磁场来定北极的一种方法。古代

称为罗经，现代利用先进加工工艺生产的磁阻传感器为罗盘的数字化提供了有力的帮助。

现在一般有用磁阻传感器和磁通门加工而成的电子罗盘。

应用案例：各种指南针以及导航软件、地图等

虽然电子罗盘目前被广泛应用于各类导航软件及地图等，但其应用种类范围还是相

对狭窄的，在其指南功能之外鲜有应用案例，因此我认为它是值得继续深入挖掘的。很

多人可能会觉得它也就仅限于指示方向这点功能了，其实不然，只要我们转换思路，扩

展思维就可以想到更多的应用场景。例如，在游戏中，你可以设置当手机朝向南方时会

有什么效果，当手机转向北方时又会有什么效果等等，这不比仅仅是在手机上滑来滑去

有趣多了吗？

未来可能增加的传感器：

热传感器、温度传感器、湿度传感器、紫外线传感器、压力传感器等

鉴于目前科学技术的发展水平，我们的手机上配备的传感器虽然已经有不少种类了，

但是远未达到能够满足我们所有需求的水平。

据说有的女性手机上配有专门的紫外线传感器可以检测紫外线强度，而一些军用手

机上则配备了温度传感器、湿度传感器等以便用于军事目的。在未来，也许用于手机上

的热传感器、压力传感器乃至气味传感器等也都会陆续面世，这都不是天方夜谭。

我相信在不久的将来这些尚未普及的传感器都会陆续被装进我们的手机中，而我们

的生活也将在这些传感器的辅助下变得更加的便捷。在未来，也许一部小小的手机就会

具备人的全部感官功能乃至超越人类的感知范围，能够像人类一样对外界做出感应，以

更加贴近人类的方式成为名符其实的人类助手。当然，也许那时候手机已经不叫手机了。

以上我列举了部分比较常见的传感器，一方面是为那些不甚了解的人做个简要介绍，

使他们以后能够更加了解移动设备的工作原理。而更主要的是想启发移动开发者们，要

想做出精彩有创意的应用，一个重要的手段就是从根源入手。多关注一下那些支撑表面

功能的基础硬件设备，以此为中心发散思维，或许有助于你创造出Bump、摇一摇这种

令人拍案叫绝的好点子！真心希望这篇文章能够对你们有所帮助，希望国内开发者创造

出更多的精彩应用。