光传感器有 智能穿戴中都有哪些传感器？了解这十个就够了

智能穿戴中都有哪些传感器？了解这十个就够了

如果你了解智能穿戴的话，应该对其中内置的传感器都不陌生，比如大家非常熟悉的光学心率传感器，而正是因为光学心率传感器的普及，也让心率监测的成本变得更低，而且我们也在越来越多的智能穿戴设备中见到了它的身影。那么除了常见的心率传感器之外，还有哪些隐藏在智能穿戴设备内部的传感器呢？而它们又有着怎么功能呢？今天我们就来仔细盘点一下。

1、加速度传感器

在智能手环的传感器中，运动传感器最为基础，它包括了加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘传感器、大气压传感器等，其中加速度传感器和陀螺仪应该是大家都比较熟悉的两个，通过测量方向和加速度力量，判断设备是否移动，从而达到计步的目的，而通过收集的数据匹配用户正在进行的运动类型，进而监测用户的步行数、卡路里消耗量等，实现智能设备最基本的功能。

2、光学心率传感器

光学心率传感器是智能手环最常用的心率监测装置，当电容灯光射向皮肤，透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号再经过电信号转换成数字信号，再根据血液的吸光率就能测算出心率，随着成本的不断降低，光学心率传感器已经成为智能穿戴设备中最为普及的传感器之一。

3、生物电阻抗传感器

作为另一种监测心率的传感器，生物电阻抗传感器在智能手环中比较常见，例如曾经的Jawbone UP3手环中就采用这种方式来监测心率。其原理也比较容易理解，它可通过生物肌体自身阻抗来实现血液流动监测，并转化为具体的心率、呼吸率及皮电反应指数，是一种更先进的综合生物传感器。

不过这个方法的缺点也比较明显，比如电路比较复杂、占PCB空间比较大、易受电磁干扰、测量时传感器必须紧贴皮肤等，所以目前在智能手环中已经比较少用到了。

4、全球定位系统（GPS）

手机的定位大家都比较熟悉，不过定位系统在智能手环或手表中的普及率并不算很高，只有一些专业级的运动手环或手表才具备GPS芯片，而且由于成本较高，此类产品的的价格也会更高。比如佳明fenix5X，其中便内置了GPS、GLONASS、北斗卫星定位系统，它可以用于记录用户的地理位置、跑步路线，实现轨迹规划、航迹返航，对于喜欢户外运动的人群来说是绝对的刚需。

5、皮电反应传感器

皮电反应传感器是一种更高级的生物传感器，用来测量人的唤醒度的，而唤醒度经过大量科研实验证明是和人的关注度和参与度紧密联系在一起的，通常配备在一些可以监测汗水水平的设备上。专业的角度来讲，人体的皮肤电阻、电导随皮肤汗腺机能变化而改变，这些可测量的皮肤电改变称之为皮电活动（EDA)。心理生理学家对心理上引起的汗腺活动进行测量，来研与之相关的心理活动，这也是一些手环可以提供用户心情指数的重要依据。

6、温度传感器

顾名思义，温度传感器主要用于检测用户表皮的温度，它通过与用户皮肤的直接接触，测量出皮肤的表层温度，不过由于手表佩戴方式决定了，体表温度并不能够代替体温，而仅仅能够作为一种间接地参考数据，同时在智能手环中应用的相对来说还比较少。

7、气压传感器

气压传感器大家应该也比较熟悉，它可以测量用户所在位置的气压大小，从而计算出海拔高度，在运动手表或手环中应用比较普遍，通过在运动过程中微弱的气压变化来计算出所在位置的高度变化，同时精确度在10层楼的高度运动过程中可以控制在10CM以内，大到攀岩、小到爬楼梯的数据都可以实现监测，也是专业运动手表中不可或缺的传感器之一。

8、电容传感器

这个相对来说可能很少被提及，不过应用的其实很广，例如很多手环有一个脱腕检测功能，其实就是利用电容传感器监测到电容电压的变化，从配合算法自动检测用户是否佩戴手环，及时给予用户提醒，甚至还能起到一定的防丢作用。此外，电容传感器其实还可以避免没有佩戴手环场景下的睡眠误判、心率监测等。

9、霍尔传感器

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，它在手环或耳机中都有应用。它主要通过手环腕带上内置磁铁，感应耳机或腕带之间磁通量的变化，判断耳机或手表/手环是处于佩戴的状态，同时也可以控制耳机的播放/暂停，实现“摘下即停、戴上即听”的功能。

10、环境光传感器

在智能穿戴产品中，智能手表的续航一直是一个痛点，而为了进一步延长续航，环境光传感器几乎成为了智能手表的标配之一。在原理方面，环境光传感器可以感知周围光线情况，并告知处理芯片自动调节显示器背光亮度，降低产品的功耗，同时环境光传感器也被广泛应用在手机、笔记本、平板电脑等移动设备上。

总结：

以上就是是个在智能穿戴产品中经常会被提及的传感器，也正是因为在智能穿戴产品中集合了如此之多的传感器，才让智能穿戴设备拥有了众多个性化的功能，了解这些功能背后的传感器，也更有助于我们了解智能穿戴类产品，在购买时也能够根据自己的需求，选择出最合适的产品。■

本文编辑：马景东

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手机中这13类传感器，都是怎样运作的？

摇动手机就可以控制赛车方向；拿着手机在操场散步，就能记录你走了几公里？这些你越来越熟悉的场景，都少不了天天伴你身旁的智能手机。而手机能完成以上任务，主要都是靠内部安装的传感器。你知道手机中的传感器有多少种？又是倚靠那些原理来运作？！

1、光线传感器(Ambient Light Sensor)

光线传感器类似于手机的眼睛。人类的眼睛能在不同光线的环境下，调整进入眼睛的光线，例如进入电影院，瞳孔会放大来让更多光线进入眼睛。而光线传感器则可以让手机感测环境光线的强度，用来调节手机屏幕的亮度。而因为屏幕通常是手机最耗电的部分，因此运用光线传感器来协助调整屏幕亮度，能进一步达到延长电池寿命的作用。光线传感器也可搭配其他传感器一同来侦测手机是否被放置在口袋中，以防止误触。

2、距离传感器(proximity sensor)

透过红外线LED灯发射红外线，被物体反射后由红外线探测器接受，藉此判断接收到红外线的强度来判断距离，有效距离大约在10米左右。它可感知手机是否被贴在耳朵上讲电话，若是则会关闭屏幕来省电；距离传感器也可以运用在部分手机支持的手套模式中，用来解锁或锁定手机。

iPhone 4/4s与iPhone 5/5s的距离传感器与光传感器位置。

3、重力传感器(G-Sensor)

透过压电效应来实现。重力传感器内部有一块重物与压电片整合在一起，透过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平的方向。运用在手机中时，可用来切换横屏与直屏方向，运用在赛车游戏中时，则可透过水平方向的感应，将数据运用在游戏里，来转动行车方向。

4、加速度传感器(Accelerometer Sensor)

作用原理与重力传感器相同，但透过三个维度来确定加速度方向，功耗小但精度低。运用在手机中可用来计步、判断手机朝向的方向。

5、磁(场)传感器(Magnetism Sensor)

测量电阻变化来确定磁场强度，使用时需要摇晃手机才能准确判断，大多运用在指南针、地图导航当中。

6、陀螺仪(Gyroscope)

陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴动作的角速度，是补充MEMS加速度计(加速度传感器)功能的理想技术。事实上，如果结合加速度计和陀螺仪这两种传感器，系统设计人员可以跟踪并捕捉3D空间的完整动作，为终端用户提供更真实的用户体验、精确的导航系统及其他功能。手机中的「摇一摇」功能(例如摇动手机就能抽签…)、体感技术，还有VR视角的调整与侦测，都是运用到陀螺仪的作用。

7、GPS

地球上方特定轨道上运行着24颗GPS卫星，它们会不停的向全世界各地广播自己的位置坐标与时间戳(timestamp，指格林威治 奔 1970年01月01日00 00分00秒到现在为止的总秒数)，手机中的GPS模块透过卫星的瞬间位置来起算，以卫星发射坐标的时间戳与接收时的时间差来计算出手机与卫星之间的距离。可运用在定位、测速、测量距离与导航等用途。

8、指纹传感器

目前主流的技术是电容式指纹传感器，然而超音波指纹传感器也有逐渐流行起来趋势。电容式指纹传感器作用时，手指是电容的一极、另一极则是硅芯片数组，透过人体带有的微电场与电容传感器之间产生的微电流，指纹的波峰波谷与传感器之间的距离形成电容高低差，来描绘出指纹的图形。而超音波指纹传感器原理也类似，但不会受到汗水、油污的干扰，辨识速度也更为快速。运用在手机中可用来解锁、加密、支付等等。

9、霍尔传感器(Hall Sensor)

作用原理是霍尔磁电效应，当电流通过一个位于磁场中的导体时，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力，从而在导体的两端产生电势差。主要运用在翻盖解锁、合盖锁定屏幕等功能当中，苹果的Smart cover还有多个品牌的官方手机配件，都运用了这项技术。

10、气压传感器(气压计，barometer)

将薄膜与变组器或电容连接在一起，当气压产生变化时，会导致电阻或电容数值发生变化，藉此量测气压的数据。GPS也可用来量测海拔高度但会有10米左右的误差，若是搭载气压传感器，则可以将误差校正到1米左右；也可用来辅助GPS定位，来确认所在楼层位置等信息。苹果的iPhone 6/6s系列都搭载了气压传感器。

11、心率传感器

透过高亮度的LED灯照射手指，因心脏将血液压送到毛细血管时，亮度(红光的深度)会呈现周期性的变化。再透过摄影机捕捉这一些规律性的变化，并将数据传送到手机中进行运算，进而判断心脏的收缩频率，得出每分钟的心跳数。

三星Galaxy S7 edge相机旁边有心率传感器。

12、血氧传感器

血液当中血红蛋白与氧合血红蛋白对于红光的吸收比率不同，用红外光与红光LED同时照射手指，并测量反射光的吸收光谱，藉此量测血含氧量。可用于运动或健康领域的应用。

13、紫外线传感器

某些半导体、金属或金属化合物的光电发射效应，在紫外线照射下会释放出大量电子，透过检测这种放电效应可计算出紫外线强度。主要用途也在运动与健康领域。

整体而言，前7种传感器大多是目前智能手机的标准配备，指纹传感器也有越来越普及的趋势。较后方的传感器，则多常见在智能手环以及较顶级、高端的手机中。透过这些传感器的作用，能让手机拥有高过你我想象的功能，就彷佛让手机越来越智能了，你说是吗？

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