重力感应器 :新型属传感器技术

更新时间:2024-09-20 15:20

重力感应器,又称重力传感器,新型属传感器技术,它采用弹性敏感元件制成悬臂式位移器,与采用弹性敏感元件制成的储能弹簧来驱动电触点,完成从重力变化到电信号的转换。目前绝大多数中高端智能手机和iPad内置了重力传感器,如苹果公司的系列产品IPhone和iPad,Android系列的手机等。

简介

绝大多数中高端智能手机和平板电脑内置了重力传感器,如苹果的系列产品iphone和iPad,Android系列的手机等。

重力传感器在手机横竖的时候屏幕会自动转,在玩游戏可以代替上下左右,比如说玩赛车游戏,可以不通过按键,将手机平放,左右摇摆就可以代替模拟机游戏的方向左右移动了。

汽车防盗器

压电陶瓷片,当敲打挤压表面时,能产生一个微小的电压,汽车防盗器上的震动感应器就是用这个原理做的,为了增加灵敏度,还在陶瓷片上焊一截弹簧,上有一个小锤,受到振动时,小锤摆动,引起陶瓷片表面振动,产生微小的电压通过导线输出,经放大给比较器,大于设定的电势时,输出一个正电位给防盗器,防盗芯片相应的门打开,输出一个变量电压给驱动级,驱动级直接驱动继电器吸合,报警喇叭得电工作发出报警声。压电陶瓷片靠汽车电瓶供电,不能报警时应检查电瓶线是否被烧断或被小偷破坏。

工作原理

重力传感器是根据压电效应的原理来工作的,所谓的压电效应就是“对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外,还将改变晶体的极化状态,在晶体内部建立电场,这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应”。

重力传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压,只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系,就可以将加速度转化成电压输出。当然,还有很多其它方法来制作加速度传感器,比如电容效应,热气泡效应,光效应,但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形,通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。

应用

(1)通过重力传感器测量由于重力引起的加速度,可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动态加速度,你可以分析出设备移动的方式。但是刚开始的时候,你会发现光测量转轴倾角和加速度好像不是很有用。但是当前工程师们已经想出了很多方法获得更多的有用的信息。

(2)加速度传感器可以帮助仿生学机器人了解它当前身处的环境。是在爬山,还是在走下坡,是否摔倒。或者对于飞行类的机器人来说,对于控制姿态也是至关重要的。一个好的程序员能够使用加速度传感器来回答所有上述问题。

(3)重力传感器可以用来分析发动机的振动。

(4)重力传感器在进入消费电子市场之前,实际上已被广泛应用于汽车电子领域,主要集中在车身操控、安全系统和导航,典型的应用如汽车安全气囊(Airbag)、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序(ESP)、电控悬挂系统等。

手机内置泄密

重力感应器已成为智能手机和平板电脑的标准配置,在不少程序中均发挥着重要作用。日前美国佐治亚理工学院的科学家发现,重力感应器一旦被黑客控制,将可能变成一个键盘记录器,在用户不知不觉中记录下附近电脑的按键。

研究人员称,如果将手机放置在桌面电脑旁边时,手机中的重力感应器能探测到电脑键盘输入时产生的振动并将其翻译成可读的句子,准确率高达80%。无论邮件还是密码,都有可能被记录下来。

该技术是通过检测成对出现的按键并推断出其相对方位的方法来实现的。例如,单词“CANOE”将会被拆解成4对按键,分别是CA、AN、NO和OE。在获得按键的信息后,软件会将不同的组合方式与数据库中的数据比较,从中筛选出有意义的单词并将其组成句子。目前该数据库中已包含5.8万个单词,识别准确率高达80%。

佐治亚理工学院的计算机科学学院助理教授帕特里克•崔纳说,起初他们用一部IPhone3gs进行试验,但结果并不尽如人意。但在换成具有三轴陀螺仪IPhone 4后,情况立即得到了改善。研究人员发现,三轴陀螺仪能够帮助重力感应器消除干扰,大幅提高了识别的准确率。

研究人员称,此前也有用手机麦克风来探测打字模式的研究,麦克风的灵敏度比重力感应器要高得多。普通智能手机麦克风的采样率可达每秒44000次,相比之下重力感应器只有每秒100次。不过麦克风往往拥有更好的安全级别,如果有软件要调用麦克风,手机的操作系统往往会询问用户是否批准访问权限,而重力感应器则很少受到这样的保护。

研究人员称,虽然这项技术具有较高的识别率,在现实中也极有可能被黑客采用,但只要你把手机放在包里或者装在口袋里,黑客也将无计可施。

参考资料

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