学些传感器必须掌握的一些知识

　　
传感器

 

　　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。

 

　　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。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

 

　　主要作用

 

　　人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。

 

　　而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

 

　　新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

 

　　在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

 

　　在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

 

　　传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

 

　　由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

 

　　主要特点

 

　　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
。

 

　　传感器的组成

 

　　传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。

 

　　敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。

 

　　主要功能

 

　　常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：

 

　　光敏传感器——视觉

 

　　声敏传感器——听觉

 

　　气敏传感器——嗅觉

 

　　化学传感器——味觉

 

　　压敏、温敏、

 

　　流体传感器——触觉

 

　　敏感元件的分类：

 

　　物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。

 

　　化学类，基于化学反应的原理。

 

　　生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

 

　　通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。

　　传感器类型

　　动作传感器

　　这类传感器在三个轴（X、Y、Z）上测量加速度和旋转角度。包括如下几个传感器。

　　加速（accele
rom
eter）传感器

　　
陀螺仪
（gyroscope）传感器

　　重力（gravity）传感器

　　线性加速（
linear
accelera

TI

on）传感器

　　旋转向量（rota
TI
onal vector）传感器

　　环境传感器

　　这类传感器可以测量不同环境的参数，例如周围环境的空气温度和压强、光照强度和湿度。包括如下几个传感器。

　　温度（barome
te
r）传感器

　　光线（photometer）传感器

　　温度（thermometer）传感器

　　压力（pressure）传感器

　　
位置传感器

　　这类传感器可以测量设备的物理位置。包括如下几个传感器。

　　方向（orienta
TI
on）传感器（数据来自加速传感器和磁场传感器）

　　磁场（magnetomenter）传感器

　　安卓传感器类型

　　TYPE_ACCELEROMETER //加速度传感器（硬件）

　　TYPE_MAGNE
TI
C_FIELD //磁场传感器（硬件）

　　TYPE_ORIENTATION //方向传感器（软件传感器，数据来自重力和磁场传感器）

　　TYPE_GYROSCOPE //陀螺仪传感器（硬件）

　　TYPE_LIGHT //光线传感器（硬件）

　　TYPE_PRESSURE //压力传感器（硬件）

　　TYPE_PROXI
MI
TY //临近传感器（硬件）

　　TYPE_GRAVITY //重场传感器（硬件或软件）

　　TYPE_LINEAR_ACCELERATION //线性加速度传感器（硬件或软件）

　　TYPE_ROTATION_VECTOR //旋转矢量传感器（硬件或软件）

　　TYPE_RELATIVE_HUMIDITY //
湿度传感器
（硬件）

　　TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE //
温度传感器
（硬件）

　　TYPE_TEMPERATURE //温度传感器（硬件），从
Android
4.0开始被TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE取代

　　安卓传感器参数

　　传感器回调频率

　　参数延迟时间

　　SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST0ms

　　SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME20ms

　　SensorManager.SENSOR_DELAY_UI60ms

　　SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL200ms

　　传感器返回值@link

　　加速度感应检测——Accelerometer

　　Accelerometer Sensor测量的是所有施加在设备上的力所产生的加速度的负值（包括重力加速度）。加速度所使用的单位是m/sec^2，数值是加速度的负值。

　　SensorEvent.values［0］：加速度在X轴的负值

　　SensorEvent.values［1］：加速度在Y轴的负值

　　SensorEvent.values［2］：加速度在Z轴的负值

　　例如：

　　当手机Z轴朝上平放在桌面上，并且从左到右推动手机，此时X轴上的加速度是正数。

　　当手机Z轴朝上静止放在桌面上，此时Z轴的加速度是+9.81m/sec^2。

　　当手机从空中自由落体，此时加速度是0

　　当手机向上以Am/sec^2的加速度向空中抛出，此时加速度是A+9.81m/sec^2

　　重力加速度感应检测——Gravity

　　重力加速度，其单位是m/sec^2，其坐标系与Accelerometer使用的一致。当手机静止时，gravity的值和Accelerometer的值是一致的。

　　线性加速度感应检测——Linear-Acceleration

　　Accelerometer、Gravity和Linear-Acceleration三者的关系如下公式：

　　accelerometer = gravity +linear-acceleration

　　地磁场感应检测——Magnetic-field

　　地磁场的单位是micro-Tesla（uT），检测的是X、Y、Z轴上的绝对地磁场。

　　陀螺仪感应检测——Gyroscope

　　陀螺仪的单位是弧度/秒，测量的是物体分别围绕X，Y，Z轴旋转的角速度。它的坐标系与加速度传感器的坐标系相同。逆时针方向旋转的角度正的。也就是说，如果设备逆时针旋转，观察者向X，Y，Z轴的正方向看去，就报告设备是正转的。请注意，这是标准的正旋转的数学定义。

　　光线感应检测——Light

　　values［0］：表示环境光照的水平，单位是SI lux。

　　位置逼近感应检测——Proximity

　　values［0］：逼近的距离，单位是厘米（cm）。有一些传感器只能支持近和远两种状态，这种情况下，传感器必须报告它在远状态下的maximum_range值和在近状态下的小值。

　　旋转矢量感应检测——Rotation Vector

　　旋转向量是用来表示设备的方向，它是由角度和轴组成，就是设备围绕x，y，z轴之一旋转θ角度。旋转向量的三个要素是，这样旋转向量的大小等于sin（θ/2），旋转向量的方向等于旋转轴的方向。

　　values［0］： x*sin（θ/2）

　　values［1］： y*sin（θ/2）

　　values［2］： z*sin（θ/2）

　　values［3］： cos（θ/2） （optional： only
if
value.length = 4）

　　方向感应检测——Orientation

　　其单位是角度

　　values［0］： Azimuth（方位），地磁北方向与y轴的角度，围绕z轴旋转（0到359）。0=North，90=East， 180=South， 270=West

　　values［1］：
Pi
tch（俯仰），围绕X轴旋转（-180 to180）， 当Z轴向Y轴运动时是正值

　　values［2］： Roll（滚），围绕Y轴旋转（-90 to 90），当X轴向Z轴运动时是正值

　　API：

　　获取系统支持传感器类型 /** * 支持传感器列表 * http://blog.csdn.net/redoq/article/det
ai
ls/52515123 * https://zhidao.baidu.com/question/2205380242168742428.html * http://www.jianshu.com/p/4c141d851346 */ private void testSupportSensorList（）{ SensorManager sensorManager = （SensorManager） getSystemService（SENSOR_SERVICE）; String sensorStr = “”; List《Sensor》 list = sensorManager.getSensorList（Sensor.TYPE_ALL）; for （Sensor sensor:list）{ sensorStr += sensor.getName（） + “\n”; } XLog.i（sensorStr）; sensorStr = “”; for （Sensor sensor:list）{ switch （sensor.getType（））{ case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER： sensorStr += “加速度传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD： sensorStr += “磁场传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_ORIENTATION： sensorStr += “方向传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_GYROSCOPE： sensorStr += “陀螺仪传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_LIGHT： sensorStr += “光线传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_PRESSURE： sensorStr += “压力传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_PROXIMITY： sensorStr += “临近传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_GRAVITY： sensorStr += “重场传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION： sensorStr += “线性加速度传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR： sensorStr += “旋转矢量传感器” + “\n”; case Sensor.TYPE_RELATIVE_HUMIDITY： sensorStr += “湿度传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE： sensorStr += “温度传感器” + “\n”; break; case Sensor.TYPE_TEMPERATURE： sensorStr += “温度传感器” + “\n”; break; } } XLog.i（sensorStr）;}传感器使用步骤（通用）s1、使用传感器之前首先获取SensorManager通过系统服务获取：SensorManager mSensorManager = （SensorManager） getSystemService（SENSOR_SERVICE）; s2、获取我们需要的传感器类型：//单次有效计步Sensor mStepCount = mSensorManager.getDefaultSensor（Sensor.TYPE_STEP_COUNTER）;//系统计步累加值Sensor mStepDetector = mSensorManager.getDefaultSensor（Sensor.TYPE_STEP_DETECTOR）; s3、注册监听者（监听传感器事件）mSensorManager.registerListener（this， mStepDetector， SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST）;mSensorManager.registerListener（this， mStepCount， SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST）; PS：取消注册：mSensorManager.unregisterListener（this， mStepDetector）;mSensorManager.unregisterListener（this， mStepCount）; s4、实现SensorEventListener
接口
，重写方法并获取数据@Overridepublic void onSensorChanged（SensorEvent event）