手机里的指南针是什么原理？

　　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！
　　手机里的指南针是什么原理？
　　手机内的指南针确切来说是一个三轴电子罗盘，这个三轴电子罗盘能对磁场产生反应的传感器，又叫磁传感器，别称霍尔效应传感器。磁传感器是一种固态设备，所以里面并没有晃动选择的指针来指引方向，它会将磁或磁编码信息转化为电信号，再通过电子电路进行处理，这样手机就能通过这些数据来辨别方向了。另外磁传感器不会受到灰尘、水、震动等等的影响。
　　磁传感器的工作原理，它是基于霍尔效应制造出来的，霍尔效应是100多年前的物理学家霍尔发现的，其核心的理论就是带电粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用发生偏转，这时磁场中的电流就可能会发生偏转。当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子就会发生偏转，在导体两端堆积电荷，从而导致导体的内部产生电场，产生的电场方向垂直于电流和磁场的方向。当电场力和洛伦兹力相互平衡的时候，载流子就不会在偏转，而半导体的两端就会形成电势差，这个电势差就被称为霍尔电压。
　　霍尔效应传感器就是将变化的磁场转换为电压，产生的电压信号，再通过特定的电路进一步的处理得到预期的输出，它不仅仅可以用来辨别方向，还被用于接近开关、霍尔位置测量、转速测量，电流测量等等。
　　霍尔传感器的探头一般使用铟的化合物晶体，比如锑化铟、砷化铟或者砷化镓，晶体至于铝基上，低侧采用非磁铁材料，避免自身影响磁场。霍尔传感器通过磁场来激活，它可以识别不同类型的磁场运动，比如正面侧面推拉、推推等等感应运动。
　　指南针的存在让现代生活丰富多彩，如果一旦消失，我们会变得异常艰难，因为我们已经习惯了用各种地图导航软件APP给我们导航了。在静止状态下，有指南针的手机打开地图，APP上会有一个显示方向的箭头，而没有指南针的手机打开地图，APP仅仅只能显示一个小圆点，可以想象在城市高楼林立，路网、错综复杂的大森林里，没有了手机里的指南针，我们很可能会丢失方向。
　　在相对静止或者缓慢移动的情况下，北斗导航的位置信息、或GPS仅仅只能够判断我们现在所处的位置，而不能给我们指引方向，北斗导航的位置信息、GPS信号可能会出现丢失的情况，但因为地球磁场的原因，手机里的指南针并不会丢失方向，所以手机里的指南针是导航、定位不可或缺的补充。
　　另外，手机上可以下载用于测量海拔高度的APP，这样到任何地方都知道你处位置的指南针和海拔高度等信息，见下图所示。
　　手机识别方向不单单会像指南针一样，平行于地面使用，我们平常会用各种奇葩的姿势来使用手机，所以它需要能在三维空间内找到地球磁场的方向，所以它需要有第三轴重力加速度传感器，打开我们的手机指南针这个APP不难发现，不光会指明我们现在面向的方向，指明地球磁场的南、北，还会显示一个以度数为标识的倾角，自从霍尔发现霍尔效应发现后，诞生了许多与霍尔效应相关的诺贝尔奖，从手机里的一个小小的指南针，只能感叹霍尔的霍尔效应是以一个非常伟大的发现。
　　知足常乐2021。10。17日于上海
　　可以想象如今我们的手机里如果没有指南针的存在，现代生活会变得异常的艰难。因为我们已经习惯了用各种地图APP给我们导航了，在静止状态下有指南针的手机打开地图APP上会有一个显示方向的箭头，而没有指南针的手机打开地图APP仅仅只能显示一个小圆点。可以想象在城市高楼林立、路网错综复杂的大森林里，没有了手机里的指南针我们很可能会丢失方向。
　　在相对静止或者缓慢移动的情况下，GPS仅仅只能够判断我们现在所处的位置，而不能给我们指引方向。GPS信号可能会出现丢失的情况，但因为地球磁场的原因手机里的指南针并不会丢失方向。所以手机里的指南针是导航、定位不可或缺的补充。
　　难道手机里真的装了一个指南针？
　　毫无疑问是的，手机里真的装了一个指南针。这时小伙伴们该问了，我们是通过肉眼来识别指南针的方向，手机不可能这么智能，它是靠什么来识别指南针的方向。
　　其实指南针已经进化到了电子形态，它的名称叫磁传感器。磁传感器是一种固态设备，所以里面并没有晃动选择的指针来指引方向，它会将磁或磁编码信息转化为电信号，再通过电子电路进行处理，这样手机就能通过这些数据来辨别方向了。所以磁传感器不会受到灰尘、水、震动等等的影响。
　　磁传感器的工作原理
　　磁传感器又叫做霍尔效应传感器，毫无疑问它是基于霍尔效应制造出来的。霍尔效应是100多年前的物理学家霍尔发现的。
　　其核心的理论就是带电粒子在磁场中运动时会受到洛伦兹力的作用发生偏转，这时磁场中的电流就可能会发生偏转。当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子就会发生偏转，在导体两端堆积电荷从而导致导体的内部产生电场，产生的电场方向垂直于电流和磁场的方向。当电场力和洛伦兹力相互平衡的时候，载流子就不会再偏转，而半导体的两端就会形成电势差，这个电势差就被称为霍尔电压。
　　霍尔效应传感器就是将变化的磁场转换为电压，产生的电压信号再通过特定的电路进一步的处理得到预期的输出。它不仅仅可以用来辨别方向，还被用于接近开关、霍尔、位置测量、转速测量、电流测量等等。
　　霍尔传感器的探头一般使用铟的化合物晶体，比如锑化铟、砷化铟，或者砷化镓。晶体置于铝基上，低侧采用非磁铁材料避免自身影响磁场。
　　霍尔传感器通过磁场来激活，它可以识别不同类型的磁场运动，比如正面、侧面、推拉、推推等等感应运动。
　　手机内的指南针确切来说是一个三轴电子罗盘
　　手机识别方向不单单会像指南针一样平行于地面使用，我们平常会用各种奇葩的姿势来使用手机，所以它需要能在三维空间内找到地球磁场的方向，所以它需要有第三轴重力加速度传感器。
　　打开我们的手机指南针这个APP不难发现：不光会指明我们现在面向的方向，指明地球磁场的南、北，还会显示一个以度数为标识的倾角。
　　自霍尔发现霍尔效应发现后，诞生了许多与霍尔效应相关的诺贝尔奖。从手机里的一个小小的指南针只能感叹霍尔效应是以一个非常伟大的发现。
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