小米MIX傳感器應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)

小米MIX傳感器應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)

張澤旭

（西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院陜西西安710072）

摘要：介紹小米在最新手機(jī)小米MIX中關(guān)于傳感器應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新突破，包括超聲波傳感器在測(cè)量距離的應(yīng)用及懸臂梁壓電陶瓷傳感器在聲學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)。關(guān)鍵詞：智能手機(jī)；傳感器；陀螺儀

0引言隨著我國(guó)智能手機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能經(jīng)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸，處理，存儲(chǔ)，顯示，記錄和控制要求。傳感器已經(jīng)越來(lái)越多得被應(yīng)用到社會(huì)及人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域，如工業(yè)自動(dòng)化，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，三航技術(shù)，軍事工程，機(jī)器人技術(shù)，安全保衛(wèi)，醫(yī)療診斷，交通運(yùn)輸，家用電器，手機(jī)通信等。近年來(lái)，隨著手機(jī)的快速發(fā)展，在智能手機(jī)的帶動(dòng)下，以陀螺儀，加速計(jì)，壓力傳感器為代表的傳感器得到了快速的發(fā)展。隨著應(yīng)用種類(lèi)的不斷豐富和功能的提高，一臺(tái)移動(dòng)終端設(shè)備上需要的傳感器感測(cè)功能越來(lái)越多。在2016年10月25號(hào)小米新品發(fā)布會(huì)上，發(fā)布了一款新概念手機(jī)，在手機(jī)傳感器應(yīng)用技術(shù)里做出了巨大的突破。1超聲波測(cè)量距離傳感器超聲波傳感器是將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成其他能量信號(hào)（通常是電信號(hào)）的傳感器。

超聲波是振動(dòng)頻率高于20KHz的機(jī)械波。它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線(xiàn)而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。超聲波傳感器廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。

1.1超聲波傳感器測(cè)量距離原理

超聲波測(cè)距原理是通過(guò)超聲波發(fā)射器

向某一方向發(fā)射超聲波,在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)

開(kāi)始計(jì)時(shí),超聲波在空氣中傳播時(shí)碰到障礙

物就立即返回來(lái),超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為v,而根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差△t,就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離S,即:S=v·△t/2①

這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。由于超聲波也是一種聲波,其聲速C與溫度有關(guān),表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時(shí),如果溫度變化不大,則可認(rèn)為聲速是基本不變的。常溫下超聲波的傳播

速度是334米/秒,但其傳播速度V易受空氣中溫度、濕度、壓強(qiáng)等因素的影響,其中受溫度的影響較大，如溫度每升高1℃,聲速增加約0.6米/秒。如果測(cè)距精度要求很高,則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒�加以校正（本系統(tǒng)正是采用了溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ�。已知現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度T時(shí),超聲波傳播速度V的計(jì)算公式為：

V=331.45+0.607T②

要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間,即可求得距

離。這就是超聲波測(cè)距儀的機(jī)理。1.2超聲波傳感器在手機(jī)中應(yīng)用

對(duì)于普通智能手機(jī)而言，當(dāng)我們拿起手機(jī)接聽(tīng)電話(huà)時(shí)，手機(jī)通過(guò)距離感應(yīng)器識(shí)別后自動(dòng)熄屏，從而避免誤觸掛斷電話(huà)（這就是手機(jī)“額頭”開(kāi)那么多孔的原因）。小米MIX的解決方案是摒棄傳統(tǒng)紅外線(xiàn)感應(yīng)傳感器，采用了超聲波距離感應(yīng)器。

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