移动智能终端中传感器种类及功能调研.docx

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移动智能终端中传感器种类及功能调研

移动智能终端传感器种类及功能调研

1移动终端发展概述

1.1概述

随着智能手机在全球市场地位的提高，中国作为一个巨大的市场，其对智能手机的需求也日益增加。

从2010年至2012年，中国智能手机的销量持续高速增长。

2012年，中国整体手机市场销量达3.15亿部，同比增长10.1%。

结合经济情况及智能机换机潮流等因素，预计2013年中国整体手机市场销量同比增长11.7%，达3.52亿部；智能手机销量达2.01亿部，占整体手机市场销量的一半以上。

1.2智能移动终端发展趋势

（1）功能趋势

终端智能化是建立在强大的CPU和开放的操作系统基础之上的，可以运用各种运用程序，接入到云端的服务中去。

在智能化的大趋势下，终端的发展呈现三个趋势，一是综合化，二是专业化，三是多样化。

综合化表现在个人手持终端，融合“手机、数码相机、音乐播放器、电子书、掌上电脑（PAD）”等各种功能；专业化表现在各种行业终端以及专业功能数字设备，如电子书等；多样化则表现在多种形态的个人、家庭、行业终端支撑以百万计业务发展。

其中传感器正是很多功能实现的一个基础，很多功能都是利用传感器再加软件才得以实现。

（2）市场趋势

移动互联网时代，智能手机市场的竞争已是白热化状态，为了抢占更多的市场份额，全球各大厂商纷纷将目光转移向亚洲国家；而包括中国、印度、泰国在内的亚洲市场，也正逐渐出现巨大的发展潜力。

据预计，从2011年到2015年，印度智能手机出货量将增长近8倍。

2传感器

2.1传感器的概述

传感器（英文名称：

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。

传感器的特点包括：

微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。

微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。

业内流传着这样一句话，“每一个移动传感器背后都是一个数以百亿的产业”。

事实上，从iPhone产品的发展路线图来看，每一步都与传感器密不可分。

第一代iPhone可以自动调整画面至横向或纵向显示，让加速度计得到普遍采用；iPhone3GS采用电子罗盘用于导航；iPhone4以及第一代iPad则为运动感测的陀螺仪创造出一个新市场。

因此，在谈到下一代移动终端时，传感器的作用不能被忽略。

产品将更复杂化

在智能手机的带动下，以陀螺仪、加速计、压力传感器为代表的传感器得到了快速的发展，而随着应用种类的不断丰富和功能的提高，一台移动终端设备上需要的传感感测功能越来越多。

这使得传感器所能处理的应用场景，远远要高于消费者单独把手机当成一个通信工具，或者当成一个媒体娱乐工具要更复杂。

由于传感器逐渐受到青睐，因此在硬件上增加传感器，对终端产品的研发是一个很大的挑战。

以无线干扰为例，目前手机本身处理无线信号已经很复杂了，既要解决3G，又要解决Wi-Fi，所以在增加支持NFC这样的无线通信能力的传感器时就要充分考虑干扰的问题。

传统的做法是，核心芯片只是作为通道存在，在收到信号后传递给上层应用，所以通道很简单，但是这样就会增加终端设计的复杂度，因为后者需要解决如何利用接口、接口不够用怎么办，以及上层软件如何处理的问题。

目前，一些芯片厂商正在试图改变这一过程，用于降低开发的复杂程度。

高通资深产品经理王宇飞表示，高通的做法是通过芯片内拥有独立计算能力的专用处理单元，解决上述问题。

而从目前的使用情况来看，“我觉得这些应用已经成熟了”。

不过，对于最终的终端厂商来说，其在设计产品概念时就已经考虑了应当加载何种传感器，虽然会增加工作量，但是因为很多是可以并行开发的，所以并不会延长产品的研发周期。

种类仍在增加

虽然传感器本身的种类十分丰富，但是其整体来看还是一个新兴产业。

一方面，多种传感器集成化的发展逐渐受到青睐。

不过，也有业内人士认为，虽然集成化会带来开发的便利，但是会牺牲灵活性。

然而，不可否认的是，移动终端的发展与传感器捆绑在了一起，3轴加速计、3轴陀螺仪、麦克风、立体声波滤波器等传感器已成为标准配备。

另一方面，从传感器在终端上的使用，开发更多的还是用麦克风的听觉和用摄像头的视觉及一些简单的传感器。

对于未来，多数受访者表示，压力传感器、光学图像传感器将应用得更加广泛，如室内导航、拍摄防抖等。

王宇飞称：

“传感器的种类可能会增加，但更为关键的是传感器之间的应用形式，尤其是在软件上的技术，会变得更加智能。

”

一些公开资料显示，2013年，加速度计将继续保持上升的态势，陀螺仪附带率将从10%提升至30%，地磁计附带率将上升至70%；湿度传感器将首次出现在手机参考设计中。

这也说明了，移动终端在满足现有的硬件功能之外，还可以通过增加不同种类的传感器使其自身增加新的功能，从而实现更多的用户需求。

不过，海信通信产品规划总监刘刚表示，虽然目前从技术上这样的传感器能够投入生产，但是是不是适合在手机上应用，“这还是一个时间问题”。

应用需要找到平衡

虽然有理由相信随着传感器种类的增加，温感、体感、脑波控制、指纹识别、人脸识别这些技术已经不用再从科幻电影中寻找，但是只有当这些技术足够成熟和便宜，并在移动终端上普及，才能够体现出其商业价值，进而影响到下一代终端的设计。

这就像NFC技术一样，当有行业内诸多企业的参与，其才能够成为革新支付领域业务模式的关键技术。

此外，在医疗健康领域，医生可以通过手机上的传感器及时了解患者的身体变化，改变现有体检的模式，在智能建筑领域，通过室内定位了解人群密度来调节某一区域的温度，这些应用的场景的出现，使得诸多业内人士发现在这个领域内其实还有很多传统是可以被颠覆的。

2.2传感器的分类

按工作原理划分：

一、光电式传感器

光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。

它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的，主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。

二、电势型传感器

电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成，主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。

三、电荷传感器

电荷传感器是利用压电效应原理制成的，主要用于力及加速度的测量。

四、半导体传感器

半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。

五、电学式传感器

电学式传感器是非电量电测技术中运用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器。

六、磁学式传感器

磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应制成的，主要用于位移、转矩等参数的测量。

七、谐振式传感器

谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成的，主要用来测量压力。

八、电化学式传感器

电化学式传感器是以离子导电为基础制成的，根据其电特性的形成不同，电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。

电化学式传感器主要用于分析气体、液体或液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。

按被测物理量传感器类型可划分为：

温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。

按照其用途传感器类型可划分为：

压力敏和力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、震动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

2.3智能终端中传感器种类及实现的功能

目前市场上存在很多智能手机，可以说随时随地都可以看见人们拿着智能手机在手上玩，有看电子书、有看电视的、有导航的、有听音乐的。

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为什么现在的手机功能能这么的强大，其实很大一部分是由于传感器的发展，由于传感器的出现使得很多运用都加入到了手机里面。

市面上的手机品牌有很多，市场占有率大一点的手机有iphone、三星、htc、索尼、摩托罗拉，其实国产也有很多智能手机也在逐步的占据一定的市场份额，比如说华为、联想、步步高、oppo、酷派、中兴等。

Iphone中运用的传感器及实现的功能：

Iphone一直都是大家所关心的一款手机，有很多果粉，是因为苹果公司做产品非常认真细致，iphone之所以能够打破传统手机的按键格局，以最简约的方式实现最强大的功能。

其产品除基本通信功能外，输入、输出界面无非是大胆采用传感器罢了，如采用电容式触摸传感器代替传统按键；采用可见光传感器来自动控制显示屏的亮度以适应光照环境变化及人眼的舒适度；采用红外接近传感器来判断接听电话时与人脸的接近，以关闭触摸功能，防止误动作；采用加速度传感器来判别手机的旋转、倒置状态，以使画面做相应翻转。

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电容触摸传感器

美国专利商标局向苹果公司授予了“滑动解锁”手势的专利。

这一技术最先出现在第一代iphone中，不过目前很多产品都在使用这一技术。

全触摸屏可以说是iphone的最大特色，其采用的是电容式触摸屏。

电容式触摸屏与传统的电阻式触摸屏有很大的区别，电阻式触摸屏在工作时每次只能判断一个触电，如果触控点在两个以上，就不能做出正确的判断了，所以电阻式触摸屏仅适用于点击、拖拽等一些简单动作的判断。

而电容式触摸屏的多点触控，则可以讲用户的触摸分解为采集多点信号及判断信号意义两个工作，完成对复杂动作的判断。

相比传统的电阻式触摸屏，电容式触摸屏的优势主要有一下几个方面：

1、操作新奇。

电容式触摸屏支持多点触控，操作更加直观、更具趣味性。

2、不易误触。

由于电容式触摸屏需要感应到人体电流，只有人体才能对其进行操作，用其他物体触碰时并不会有所反应，所以基本避免了误触的可能性。

3、耐用度高。

比起电阻式触摸屏，电容式触摸屏在防尘、防水、耐磨等方面有更好的表现。

作为目前主流的触摸屏技术，电容式触摸屏虽然有界面华丽、多点触控、只对人体感应等优势，但与此同时，它也有一下几点缺点：

1、精度不高。

由于技术原因，电容式触摸屏的精度比起电阻式触摸屏还有所欠缺。

而且只能使用手指进行输入，在小屏幕上还很难实现辨识比较复杂的手写输入。

2、易受环境影响。

温度和湿度等环境发生改变时，也会引起电容式触摸屏的不稳定甚至漂移。

例如用户在使用的同时将身体靠近屏幕就可能引起漂移，甚至在拥挤的人群中操作也会引起漂移。

这主要是由于电容式触摸屏技术的工作原理所致，虽然用户的手指距离屏幕更近，但屏幕附近还有很多体积远大于手指的电场同时作用，这样就会影响到触摸位置的判断。

3、成本偏高。

此外，当前电容式触摸屏在触控板帖附到LCD面板的步骤中还存在一定的技术难度，良品率并不高，所以无形中也增加了电容式触摸屏的成本。

因此，电容触摸传感器使得现在的手机及各种手持终端的屏幕得到了大大的提高，使得用户有了更好的体验。

之前的电阻式触摸屏的手机终端，基本每部终端的底部都配备有一根塑料的笔，这就是电阻式触摸屏和电容式触摸屏的区别，电阻式触摸屏必须用硬物才能点的了，而电容式触摸屏就不一样了，只需用手指头触摸就可以操作，这就使得现在的手持终端操作越来越方便了。

其次就是，电阻式触摸屏终端的用户没有很多的游戏可以体验，也许就只能玩玩魔法寿司、对对碰这种单调的游戏了。

由于电容式触摸屏的出现，现在手机中的游戏可谓是眼花缭乱，因为电容式触摸屏比电阻式触摸屏更加灵敏了，反应更加迅速，现在的主流电容式触摸屏都是支持多点触控的。

这就使得用户有了更加震撼的体验，比如水果忍者这款游戏，以前的电容式触摸屏只允许一个手指头在屏