一種手機(jī)準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境溫度的方法

摘要：智能手機(jī)已經(jīng)在人們生活中得到廣泛的應(yīng)用，很多應(yīng)用程序可以在手機(jī)上進(jìn)行安裝運(yùn)行。應(yīng)用之一就是人們獲得外界溫度，目前多數(shù)方式是通過應(yīng)用程序，直接或者間接地通過國(guó)家氣象局獲得外界溫度。但是由于數(shù)據(jù)更新較慢并且溫度是一個(gè)較大地域范圍內(nèi)的溫度，不能實(shí)時(shí)反應(yīng)使用者周圍溫度，還需要數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)暢通。本文介紹一種通過手機(jī)上的溫度傳感器對(duì)使用者周圍環(huán)境溫度實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量方法。

引言

　　本文提供一種利用手機(jī)溫度傳感器(后文的圖、表中簡(jiǎn)稱為溫感) ^[1]比較精確測(cè)量環(huán)境溫度的方法，利用手機(jī)內(nèi)部的兩個(gè)溫度傳感器，通過一系列實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)測(cè)試，達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境溫度的目的。用此方法在部分終端設(shè)備中可用晶體^[2]代替溫補(bǔ)振蕩器^[2] 。

1 目前手機(jī)測(cè)量環(huán)境溫度現(xiàn)狀

　　目前市面上多數(shù)手機(jī)不具備環(huán)境溫度測(cè)量功能。經(jīng)過試用發(fā)現(xiàn)，帶溫度測(cè)量功能的手機(jī)測(cè)試結(jié)果也不夠準(zhǔn)確，而且隨著手機(jī)運(yùn)行應(yīng)用程序的不同，測(cè)量的結(jié)果也會(huì)發(fā)生變化，說明手機(jī)本身的發(fā)熱對(duì)溫度傳感器的測(cè)量有影響。如果需要比較準(zhǔn)確的測(cè)量外界環(huán)境溫度，則需要考慮手機(jī)本身發(fā)熱對(duì)溫度傳感器的影響。如何消除這種影響，將是本文討論的重點(diǎn)。

2 手機(jī)主板結(jié)構(gòu)

　　目前市面上常見主板結(jié)構(gòu)分為兩種。

2.1 單一主板結(jié)構(gòu)

　　手機(jī)所有的器件、傳感器均放在同一電路板上，由于手機(jī)印制電路板[3]具有良好的導(dǎo)熱性，手機(jī)處理器等器件工作時(shí)發(fā)熱，熱量通過印制板向四周輻射，對(duì)溫度傳感器測(cè)量結(jié)果的影響尤為明顯。

2.2 主板+板結(jié)構(gòu)

　　目前多數(shù)較大屏幕尺寸的手機(jī)、平板電腦采用此方式，子板上有天線連接器等與主板之間通過柔性連接器或者射頻電纜等相連接。如果將測(cè)量環(huán)境溫度的溫度傳感器放在子板上，則可以很大程度降低主板的影響，但是由于主板、子板是在同一手機(jī)殼中，主板的熱量會(huì)輻射到手機(jī)殼內(nèi)的空氣中，導(dǎo)致手機(jī)殼內(nèi)的溫度上升，手機(jī)殼內(nèi)的溫度又會(huì)影響子板上溫度傳感器的測(cè)量，故主板的影響仍然不能忽略。

3 主板對(duì)溫度傳感器測(cè)量的影響

　　由于主板上有處理器、電源管理等芯片。在手機(jī)運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)，比如看視頻、玩手機(jī)游戲等，這些芯片將會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。如果想消除這些芯片發(fā)熱對(duì)溫度傳感器的影響，必須測(cè)量出主板溫度與溫度傳感器測(cè)量誤差間的關(guān)系。

　　假設(shè)溫度傳感器放置在主板上(如果放在子板上，分析方法相同。)，相對(duì)位置見圖1。

　　圖1僅畫出部分器件的示意圖及相對(duì)位置。溫度傳感器2用來進(jìn)行使用者周圍環(huán)境溫度的測(cè)量，故其要盡量遠(yuǎn)離單板上的熱源。溫度傳感器1用來進(jìn)行主板溫度的測(cè)量，這樣可以確定出主板溫度對(duì)環(huán)境溫度測(cè)量的影響。手機(jī)中某些芯片(如：射頻接收機(jī)芯片)內(nèi)部帶有溫度檢測(cè)單元，可以用來替代溫度傳感器1。

3.1 校準(zhǔn)溫度傳感器1與溫度傳感器2

　　在溫度傳感器上貼熱電偶[1](熱電偶1貼在溫感1上，熱電偶2貼在溫度傳感器2上。)，放置在溫箱中，改變溫箱的溫度，讀出各熱電偶的值與溫度傳感器的值進(jìn)行比較，對(duì)溫度傳感器進(jìn)行補(bǔ)償。溫度傳感器的補(bǔ)償以熱電偶讀數(shù)為基準(zhǔn)。溫度傳感器在不同溫度的讀數(shù)見表1。

　　根據(jù)表1求出溫度傳感器1、溫度傳感器2在不同溫箱溫度的補(bǔ)償值，見表2。

　　根據(jù)表2可以得到不同溫度范圍的補(bǔ)償值，在同一溫度區(qū)間的每一溫度，認(rèn)為溫度補(bǔ)償值相同。根據(jù)實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，不同溫度范圍的補(bǔ)償值相差甚微，可以采取平均值方法[4]，對(duì)所有溫度范圍的補(bǔ)償值用一個(gè)平均補(bǔ)償值，即：溫度傳感器1補(bǔ)償值：

　(1)

　　溫度傳感器2補(bǔ)償值：

(2)

　　此補(bǔ)償值也即是溫度傳感器測(cè)量誤差，測(cè)試結(jié)果為測(cè)試值加上該補(bǔ)償值，即為實(shí)際的溫度值。

　　3.2 測(cè)試主板溫度對(duì)溫度傳感器2的影響

　　整機(jī)上電，溫箱溫度為一確定溫度，此處不考慮整機(jī)對(duì)溫箱溫度的影響，實(shí)際中選擇較大體積的溫箱，此影響完全可忽略。在手機(jī)上運(yùn)行專用性能測(cè)試軟件，傳感器1在不同穩(wěn)態(tài)溫度時(shí)，記錄溫度傳感器2的讀數(shù)。

　　溫箱溫度可以一個(gè)固定的間隔進(jìn)行設(shè)置，比如以五攝氏度或者十?dāng)z氏度為間隔。同樣主板溫度也以一個(gè)固定的間隔進(jìn)行測(cè)試，通常兩個(gè)間隔相同。記錄參數(shù)如見表3。