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（accelerometer）传感器

　　陀螺仪（gyroscope）传感器

　　重力（gravity）传感器

　　线性加速（linear acceleration）传感器

　　旋转向量（rotational 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（barometer）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（orientation）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_MAGNETIC_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_PROXIMITY //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Android4.0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 ifvalue.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］： Pitch（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/details/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）