手机里的指南针是什么原理?

2017年11月18日 13:33来源于:头条

现在很多手机了都具有了指南针的功能,那么手机指南的原理是什么,没有网络、信号的情况下可以用吗,数据可靠吗?

其实这个问题很简单,手机装入软件能分出东南西北是因为手机中内置了电子指南针,电子指南针又称作电子罗盘,电子罗盘一般来说有两大类材料能够实现,一种是霍尔材料,一种就是磁阻材料。

先来讲讲霍尔原理吧,简单来说就是当恒定的电流通过一段导体时,其侧面的电压会随磁感应强度线性变化。手机通过测量电压,就可以测出磁感应强度的大小。

我们可以把地球磁场假定为和地平面平行,而如果在手机的平面垂直的放上两个这样的霍尔器件,就可以感知地球磁场在这两个霍尔器件的磁感应强度的分量,从而得到地球磁场的方向,有点类似于力的分解。

再说说磁阻材料,磁阻材料分为AMR、GMR材料,各有各的优点,因为专业性较强,在这里我们就不详细讨论了。而磁阻材料的特点是电阻会随磁感应强度的变化而变化,使用磁阻材料能构成一个电桥,测量电桥的两节点的电压,就可以测出单一方向的磁感应强度。同理,在手机中放置两个相互垂直的电桥,就可以测得磁场的方向。

电子罗盘一般都是三轴的

很多人不知道的是,手机的电子罗盘基本都是三轴的,因为我们的手机不单单是平行于地面来使用的,为了解决这个问题需要在三维空间内找到地球磁场的方向,所以必须用到三轴。而结合重力(加速度)传感器,就可以在三维空间内测算出磁场的方向了(人类果然是最伟大的生物)。

电子指南针为何需要校正

当然,电子指南针虽然强大,但是却并非无敌的存在,很多时候大家应该会有这样的感觉,就是当你打开指南针后,会发现指南针的指针会不停的旋转,此时手机会提示你进行校正,这是受磁场环境的影响导致的,手机周围以及里面的磁场环境非常复杂,所以如果磁场紊乱了,必须要进行手动校正,校正原理就是通过其他传感器捕捉手机运动,同时记录各方向的磁场数据而已,可能我们只需要挥动挥动手,就可以解决磁场问题了。

电子陀螺仪和电子指南针有什么区别

最后我们再来聊一聊电子陀螺仪和电子指南针的区别,这位网友认为是陀螺仪实现了指南针的功能,其实并非如此,电子陀螺仪和电子指南针是完全不一样的,陀螺仪是通过惯性原理测量角速度,电子罗盘是通过磁电效应测量地球磁场,能够解算出方位角,也就数字指南针。

陀螺仪的主要作用是测一个动态的量(角速度),而电子罗盘主要是测一个静态或者准静态的量(手机的指向或者说成与地球磁力线之间的夹角)。

不过现在可以通过一些算法做到用电子罗盘和重力加速传感器来模拟陀螺仪,这种模拟出来的陀螺仪叫做虚拟陀螺仪。虚拟陀螺仪的效果和真正的陀螺仪对比还是有很大的差距的,不过软件这东西的成本较低,所以很多公司都愿意使用虚拟陀螺仪,并且宣传实现了“陀螺仪效果”。不过具体的指标小编就不是非常了解了,有对这个感兴趣的朋友可以追加跟帖,期待专业大神前来补充解答!

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现在很多智能手机上都有指南针,近日有一个网友问:一直有一个问题困扰着我,现在手机上都装有指南针,能够利用地球磁场指示方位,这是利用的什么原理?里面有个小磁针吗?手机指南针是怎么实现的?针对网友的提问,百事网小编总结了手机指南针工作原理的相关知识,现在分享给大家。

手机指南针原理是什么?手机指南针是怎么实现的?

指南针更专业的叫法是“电子罗盘”。目前智能手机上几乎都配有“电子罗盘”,这是说我们手机里面有一个小小的磁针吗?当然不是!行使罗盘功能的其实是一个能对磁场做出相应的传感器。经过我们调查发现,现在手机上普遍采用基于“霍尔效应”原理的磁场测量器件。

补充知识:什么是“霍尔效应”呢?

其实这是100多年前物理学家发现的一种现象,不是太难理解。

当我们把通有电流的导体放在磁场当中时,电流就会受到磁场的作用力,而电流是由自由电子定向运动形成的,因此本质上是电子受到磁场的作用力。如果我们不让导线运动,那么其中的电子就会拥挤在导线的一侧,带上多余的负电荷;而另一侧因缺少了电子,带上正电荷。这样就在导线的两侧建立起了一个电场,这种现象就是“霍尔效应”。

在电流和磁场一定时,“霍尔效应”的强弱与导体在磁场中的方位有关,导体与磁场的夹角越大,霍尔效应越强,正是利用这一简单的物理原理,衍生出了灵敏轻巧的磁传感器,能帮助我们找到正确的方向。

或许有人会问,现在手机都有GPS定位功能了还有必要装个“电子罗盘”吗?其实很有必要!

如果在树林或者大厦林立的地方,那么手机很有可能丢失掉GPS信号,而有了“电子罗盘”之后就可以更好的保障你不会迷失方向,毕竟地球磁场是无处不在的。

 
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