5.1 认识传感器——手机中的传感器 课件 (共18张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 5.1 认识传感器——手机中的传感器 课件 (共18张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-04-27 18:51:45 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
手 机 中 的 传 感 器
册 别：选择性必修二
学 科：高中物理（人教版）
国家标准GB7665-87对传感器（Sensor）下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件以及转换元件组成”。
手机传感器，是手机上通过芯片来感知的元器件，能感知到外界的信号，如温度值、亮度值和压力值等，并按一定规律转换成所需要的电子信息。
一、声音传感器
原理：把声音信号转变为电信号。如今手机常用的是驻极体电容式麦克风，其关键元件是驻极振动膜，振动膜上的金属薄膜和金属极板之间形成一个电容。声波使薄膜振动，和金属板间的距离变化导致电容变化，而产生与之对应变化的微小电压。
用途：声控电话，对声音信号进行采集，应用到话筒、录音机中。
二、光线传感器
原理：利用光敏三极管，接受外界光线时，会产生强弱不等的电流，从而感知环境光亮度。
用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，并且不刺眼。也可拍照时自动白平衡。
三、距离（近程）传感器
原理：红外LED灯发射红外线，被近距离物体反射后，红外探测器通过接受到红外线的强度测定距离，一般有效距离在10cm内。距离传感器同时拥有发射和接收装置。
用途：检测手机到耳朵的距离，这个不同的测量值会触发相应的功能，比如熄灭屏幕或是自动锁屏等，节约用电的同时还可以防止误操作。同样也可以配合各种保护套来使用。一般与光线传感器一起作用。
四、图像传感器
原理：图像传感器CCD，它使用一种高感光度的半导体材料制成，通过模数转换器转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要来修改图像。
用途：应用于自动识别脸部解锁，拍照等。
五、重力传感器
原理：利用压电效应实现。传感器内部一块重物和压电片整合在一起，当手机倾斜角度，压电片受力不同，通过正交两个方向产生的电压大小来计算出水平方向。
用途：手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏（如滚钢珠、赛车游戏等，可以不通过按键，将手机平放、左右摇摆就可以代替模拟机的左右移动，游戏APP可以追踪重力加速度的读数来推断复杂的用户手势和动作）。
六、加速度传感器
原理：与重力传感器原理相同，也是压电效应。加速度造成的晶体变形，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为电压输出。通过三个维度来确定加速度方向，功率小但精度低。
用途：感知设备的运动，计步器；微信摇一摇利用了手机内置的加速度传感器，用户摇动手机，加速度传感器检测到手机在X轴、Y轴、Z轴的加速度，当达到预定值就可以认为用户摇动了手机，从而触发摇一摇的逻辑。
七、GPS位置传感器
原理：GPS模块通过天线来接收GPS卫星的连续信号，帮助计算行驶距离和手机的位置。根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，根据卫星发射坐标的时间与接收时的时间差算出卫星与手机的距离，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置坐标。
用途：地图、导航、测速和测距。
八、电子罗盘传感器（数字指南针）
原理：是一种基于霍尔效应的磁传感器，可以测量地球磁场的方向，在无GPS信号或信号不稳定时可以根据地磁场为我们指示方向。
用途：一般用在指南针或是地图导航中，帮助手机用户实现准确定位。
九、陀螺仪传感器
原理：角动量守恒：一个正在高速旋转的物体（陀螺），它的旋转轴没有受到外力影响时，旋转轴的指向是不会有任何改变的。陀螺仪就是以这个原理作为依据，用它来保持一定的方向。三轴陀螺仪可以替代三个单轴陀螺仪，可同时测定6个方向的位置、移动轨迹及加速度。
用途：在游戏中控制视角、VR虚拟现实、在GPS没有信号时（隧道内）实现惯性导航。
十、温度传感器
原理：将温度转化为电子数据的电子设备，使用热电效应测量温度的热电偶。
用途：内部温度传感器能感知设备内部的温度（手机电池的温度和CPU的温度），温度异常会自动关机；感知外界空气中的温度变化，例如天气APP。
十一、指纹传感器
还有一种是超声波指纹传感器，其原理是直接扫描并测绘指纹纹理，超声波获得的指纹是3D的，超声波不仅识别速度更快、而且不受汗水油污的干扰，指纹细节更丰富，难以破解
原理：目前其中的一种是电容指纹传感器，其原理是手指构成电容器的一极，另一极是硅晶片阵列，通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流，指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像。
十一、指纹传感器
用途：可以自动采集用户指纹，以此实现保护隐私的目的。不过现在具有指纹传感器的手机并不仅仅是解锁设备，而是和移动支付相互结合，都是以指纹传感器为前提来交互。
十二、心率传感器
原理：通过高亮度的LED光源照射手指，血液压入毛细血管时，通过摄像头快速捕捉这一有规律变化的间隔，再通过手机内应用换算，从而判断心脏的收缩频率。
用途：检测心率，了解自己的健康状况。
小结：
基础应用：声音传感器、光线传感器、图像传感器、距离传感器、重力传感器、
加速度传感器、温度传感器、陀螺仪等
支付应用：指纹传感器等
户外应用：GPS位置传感器、电子罗盘传感器等
健康应用：心率传感器等
结束语
科技的发展需要同学们的努力！
手 机 中 的 传 感 器
册 别：选择性必修二
学 科：高中物理（人教版）
国家标准GB7665-87对传感器（Sensor）下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件以及转换元件组成”。
手机传感器，是手机上通过芯片来感知的元器件，能感知到外界的信号，如温度值、亮度值和压力值等，并按一定规律转换成所需要的电子信息。
一、声音传感器
原理：把声音信号转变为电信号。如今手机常用的是驻极体电容式麦克风，其关键元件是驻极振动膜，振动膜上的金属薄膜和金属极板之间形成一个电容。声波使薄膜振动，和金属板间的距离变化导致电容变化，而产生与之对应变化的微小电压。
用途：声控电话，对声音信号进行采集，应用到话筒、录音机中。
二、光线传感器
原理：利用光敏三极管，接受外界光线时，会产生强弱不等的电流，从而感知环境光亮度。
用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，并且不刺眼。也可拍照时自动白平衡。
三、距离（近程）传感器
原理：红外LED灯发射红外线，被近距离物体反射后，红外探测器通过接受到红外线的强度测定距离，一般有效距离在10cm内。距离传感器同时拥有发射和接收装置。
用途：检测手机到耳朵的距离，这个不同的测量值会触发相应的功能，比如熄灭屏幕或是自动锁屏等，节约用电的同时还可以防止误操作。同样也可以配合各种保护套来使用。一般与光线传感器一起作用。
四、图像传感器
原理：图像传感器CCD，它使用一种高感光度的半导体材料制成，通过模数转换器转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要来修改图像。
用途：应用于自动识别脸部解锁，拍照等。
五、重力传感器
原理：利用压电效应实现。传感器内部一块重物和压电片整合在一起，当手机倾斜角度，压电片受力不同，通过正交两个方向产生的电压大小来计算出水平方向。
用途：手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏（如滚钢珠、赛车游戏等，可以不通过按键，将手机平放、左右摇摆就可以代替模拟机的左右移动，游戏APP可以追踪重力加速度的读数来推断复杂的用户手势和动作）。
六、加速度传感器
原理：与重力传感器原理相同，也是压电效应。加速度造成的晶体变形，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为电压输出。通过三个维度来确定加速度方向，功率小但精度低。
用途：感知设备的运动，计步器；微信摇一摇利用了手机内置的加速度传感器，用户摇动手机，加速度传感器检测到手机在X轴、Y轴、Z轴的加速度，当达到预定值就可以认为用户摇动了手机，从而触发摇一摇的逻辑。
七、GPS位置传感器
原理：GPS模块通过天线来接收GPS卫星的连续信号，帮助计算行驶距离和手机的位置。根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，根据卫星发射坐标的时间与接收时的时间差算出卫星与手机的距离，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置坐标。
用途：地图、导航、测速和测距。
八、电子罗盘传感器（数字指南针）
原理：是一种基于霍尔效应的磁传感器，可以测量地球磁场的方向，在无GPS信号或信号不稳定时可以根据地磁场为我们指示方向。
用途：一般用在指南针或是地图导航中，帮助手机用户实现准确定位。
九、陀螺仪传感器
原理：角动量守恒：一个正在高速旋转的物体（陀螺），它的旋转轴没有受到外力影响时，旋转轴的指向是不会有任何改变的。陀螺仪就是以这个原理作为依据，用它来保持一定的方向。三轴陀螺仪可以替代三个单轴陀螺仪，可同时测定6个方向的位置、移动轨迹及加速度。
用途：在游戏中控制视角、VR虚拟现实、在GPS没有信号时（隧道内）实现惯性导航。
十、温度传感器
原理：将温度转化为电子数据的电子设备，使用热电效应测量温度的热电偶。
用途：内部温度传感器能感知设备内部的温度（手机电池的温度和CPU的温度），温度异常会自动关机；感知外界空气中的温度变化，例如天气APP。
十一、指纹传感器
还有一种是超声波指纹传感器，其原理是直接扫描并测绘指纹纹理，超声波获得的指纹是3D的，超声波不仅识别速度更快、而且不受汗水油污的干扰，指纹细节更丰富，难以破解
原理：目前其中的一种是电容指纹传感器，其原理是手指构成电容器的一极，另一极是硅晶片阵列，通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流，指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像。
十一、指纹传感器
用途：可以自动采集用户指纹，以此实现保护隐私的目的。不过现在具有指纹传感器的手机并不仅仅是解锁设备，而是和移动支付相互结合，都是以指纹传感器为前提来交互。
十二、心率传感器
原理：通过高亮度的LED光源照射手指，血液压入毛细血管时，通过摄像头快速捕捉这一有规律变化的间隔，再通过手机内应用换算，从而判断心脏的收缩频率。
用途：检测心率，了解自己的健康状况。
小结：
基础应用：声音传感器、光线传感器、图像传感器、距离传感器、重力传感器、
加速度传感器、温度传感器、陀螺仪等
支付应用：指纹传感器等
户外应用：GPS位置传感器、电子罗盘传感器等
健康应用：心率传感器等
结束语
科技的发展需要同学们的努力！