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(guò)應(yīng)用程序，直接或者間接地通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(shuō)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(jiàn)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(lái)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(lái)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(lái)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)表3。