手機里最常被忽略的東西是什么?音頻芯片?揚聲器?接口?還是傳感器?作為被廠商營銷影響已久的我們,購機時多關注處理器、攝像頭、內存這些大的參數,對一些小的細節卻知之甚少,這其中又以傳感器最為明顯。
手機上常見的傳感器有光線傳感器、距離傳感器、氣壓計、陀螺儀、磁力傳感器、溫度傳感器、心率傳感器、指紋傳感器等等,它們是手機之所以智能的核心。上述傳感器大多從命名中就能知曉大概作用,只有陀螺儀較難讓人理解,但它幾乎又是當下手機的標配,那陀螺儀到底是什么玩意兒呢?
陀螺儀用于重構空間動作
2010年,iPhone 4的誕生絕對是手機發展史中里程碑式的事件,作為喬布斯生前發布的最后一款手機,它身上實在有太多亮點,雙玻璃的經典外觀、蘋果自研的第一款A4處理器、視網膜屏幕等等,以至于另一個重大亮點“陀螺儀”有些被埋沒,然而這的確是第一款采用了陀螺儀傳感器的手機。
作為定義來講,維基百科解釋“陀螺儀是一種用來傳感與維持方向的裝置,基于角動量守恒的理論設計出來“,這句話很好地解釋了陀螺儀的作用在于測量和維持方向。之所以把它加入到手機中,是因為傳統采用的加速度計只能檢測軸向的線性動作,沒法測量、重構完整的3D動作。而陀螺儀就是為了幫助了計算機重構空間上的動作模型。
陀螺儀的前世今生
陀螺儀由1850年法國物理學家萊昂·傅科在研究地球自傳中獲得靈感而發明出來的,類似像是把一個高速旋轉的陀螺放到一個萬向支架上,靠陀螺的方向來計算角速度,和現在小巧的芯片造型大相徑庭。在發明的初期,陀螺儀主要用在航海中,之后逐漸拓寬到飛機和導彈中,如今已經憑借出色的制導性能被廣泛應用于航天領域。
但是,這種體積巨大的機械式陀螺儀顯然不符合電子時代的要求,它結構復雜、精度一般、易受震動等外界因素影響,對制造工藝有極高要求,所以自上個世紀七十年代以來,陀螺儀的發展進入了一個全新的階段。
十九世紀八十年代,以光導纖維線圈為基礎敏感元件的光纖陀螺儀流行起來,它通過光傳播的路徑變化計算角位移,相較機械陀螺儀壽命長、動態范圍大、瞬時啟動快、結構簡單、尺寸小而輕。同時,激光陀螺儀也有突破,它通過光程差來測量旋轉角速度,優點和光纖陀螺儀差不多,但成本高一些。