傳感器分類(lèi)詳解

<> 流量計(jì)之家

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現(xiàn)在的手機(jī)或者其他便攜設(shè)備中用到了越來(lái)越多的傳感器，什么加速度傳感器，方向傳感器、重力傳感器、陀螺儀、g-sensor、o-sensor等等，這些傳感器到底是干什么用的，各自有什么特點(diǎn)，彼此之間又有什么區(qū)分？本文就對(duì)他們進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)比介紹。

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1、加速度傳感器

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加速度傳感器又叫G-sensor，獲取的是x、y、z三軸的加速度數(shù)值。

該數(shù)值包含地心引力的影響，單位是m/s^2。

將手機(jī)平放在桌面上，x軸默認(rèn)為0，y軸默認(rèn)0，z軸默認(rèn)9.81。

將手機(jī)朝下放在桌面上，z軸為-9.81。

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加速度傳感器可能是最為成熟的一種mems產(chǎn)品，市場(chǎng)上的加速度傳感器種類(lèi)很多。手機(jī)中常用的加速度傳感器有BOSCH（博世）的BMA系列，AMK的897X系列，ST的LIS3X系列等。這些傳感器一般提供±2G至±16G的加速度測(cè)量范圍，采用I2C或SPI接口和MCU相連，數(shù)據(jù)精度小于16bit。

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2、磁力傳感器

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磁力傳感器簡(jiǎn)稱為M-sensor，返回x、y、z三軸的環(huán)境磁場(chǎng)數(shù)據(jù)。

該數(shù)值的單位是微特斯拉（micro-Tesla），用uT表示。也可以是高斯（Gauss），1Tesla=10000Gauss。

硬件上一般沒(méi)有獨(dú)立的磁力傳感器，磁力數(shù)據(jù)由電子羅盤(pán)傳感器提供（E-compass）。電子羅盤(pán)傳感器在提供磁力傳感器數(shù)據(jù)的同時(shí)，還能提供方向傳感器數(shù)據(jù)。

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3、方向傳感器

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方向傳感器簡(jiǎn)稱為O-sensor，返回三軸的角度數(shù)據(jù)，方向數(shù)據(jù)的單位是角度。

如上所述，電子羅盤(pán)E-compass在獲取到G-sensor的數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過(guò)計(jì)算生產(chǎn)O-sensor數(shù)據(jù)以及M-sensor數(shù)據(jù)。

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O-sensor提供三個(gè)數(shù)據(jù)，分別為azimuth、pitch和roll。

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azimuth：方位，返回水平時(shí)磁北極和Y軸的夾角，范圍為0°至360°。0°=北，90°=東，180°=南，270°=西。

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pitch：x軸和水平面的夾角，范圍為-180°至180°。當(dāng)z軸向y軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角度為正值。

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roll：y軸和水平面的夾角，由于歷史原因，范圍為-90°至90°。當(dāng)x軸向z軸移動(dòng)時(shí)，角度為正值。

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電子羅盤(pán)在獲取正確的數(shù)據(jù)前需要進(jìn)行校準(zhǔn)，通常可用8字校準(zhǔn)法。8字校準(zhǔn)法要求用戶使用需要校準(zhǔn)的設(shè)備在空中做8字晃動(dòng)，原則上盡量多的讓設(shè)備法線方向指向空間的所有8個(gè)象限。

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4、陀螺儀傳感器

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陀螺儀傳感器叫做Gyro-sensor，返回x、y、z三軸的角加速度數(shù)據(jù)。

角加速度的單位是radians/second。

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根據(jù)Nexus S手機(jī)實(shí)測(cè)：

水平逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，Z軸為正。

水平逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，z軸為負(fù)。

向左旋轉(zhuǎn)，y軸為負(fù)。

向右旋轉(zhuǎn)，y軸為正。

向上旋轉(zhuǎn)，x軸為負(fù)。

向下旋轉(zhuǎn)，x軸為正。

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5、重力傳感器

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重力傳感器簡(jiǎn)稱GV-sensor，輸出重力數(shù)據(jù)。

在地球上，重力數(shù)值為9.8，單位是m/s^2。

坐標(biāo)系統(tǒng)與加速度傳感器相同。

當(dāng)設(shè)備復(fù)位時(shí)，重力傳感器的輸出與加速度傳感器相同。

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6、線性加速度傳感器

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線性加速度傳感器簡(jiǎn)稱LA-sensor。

線性加速度傳感器是加速度傳感器減去重力影響獲取的數(shù)據(jù)。

單位是m/s^2，坐標(biāo)系統(tǒng)與加速度傳感器相同。

加速度傳感器、重力傳感器和線性加速度傳感器的計(jì)算公式如下：

加速度 = 重力 + 線性加速度。