智能手機P—sensor問題分析與改善

陳建彬+陶一瑋+陳君偉+洪穎+章回

【摘 要】一款出口到南美洲的智能手機，用戶在高海拔地區使用手機時，P-sensor不能正確感應與通話者的距離，造成響應異常。闡述了制造廠通過使用環境差異進行的對比分析，發現問題是在高海拔地區，手機觸摸屏的背膠浮高引起P-sensor內反射距離發生變化，引起P-sensor開關動作異常。繼而通過高海拔實地測試、實驗室模擬測試等方式確認并在制造過程中加以改善，問題未再發生。

【關鍵詞】P-sensor 背膠浮高 內反射 ADC

1 引言

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成電信號或其它所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。隨著智能手機的不斷發展，各種類型的傳感器在手機中的應用也越來越多，比如圖像傳感器、位置傳感器、距離傳感器、壓力傳感器等。

距離感應器，在手機制造廠有時候被稱為P-sensor。一般來說，P-sensor設計在手機主屏幕的一角，接近聽筒的位置，它通過感應手機和人體的不同距離發出響應。在手機處于通話狀態時，手機屏幕貼近用戶臉部，傳感器自動感應出手機和人臉的距離，當距離小于某一個值時，手機屏幕熄滅，不響應用戶的觸摸操作，有效防止通話過程中的誤觸屏；一旦手機屏幕離開用戶臉部達到一定距離，屏幕將自動喚醒，可以正常進行觸屏操作。

P-sensor實際上是一個主動式的紅外線感測器，感測器本身會發射紅外線光束，當紅外線光束被物體（比如人的面部）擋住后，紅外線光束會反射，利用這個紅外線反射原理來控制P-sensor的開關，P-sensor的基本工作原理如圖1所示：

2 問題現象及原因

一款出口到南美洲某國的智能手機，制造廠經過了嚴格的質量管控，檢驗人員檢驗合格后放行。但用戶在使用中發現，手機可以正常通話，當手機貼近用戶的距離減小到一定程度時，屏幕也可以變暗，但當手機屏幕離開用戶面部后，部分手機仍然為黑屏，無法自動喚醒，更無法操作屏幕，用戶將無法繼續有效使用手機。但將問題手機返回到制造廠進行重新檢驗，上述問題幾乎全部消失。手機制造廠從未出現過類似問題，經檢驗監管人員與制造廠技術人員分析研究，初步判定所出現的問題應當與距離傳感器的響應異常有關，對制造廠測試環境與用戶使用環境進行對比分析，剖析的重點轉移到使用環境的差異性上。用戶使用地主要為高海拔地區，手機在不同海拔高度下質量狀況發生了變化，問題的源頭可能并不在距離傳感器本身，應當與距離傳感器周圍部件的質量或者環境的變化有關。

制造廠技術人員全面拆解問題手機并進行細致的技術分析后發現，存在響應異常問題的手機上方靠近P-sensor處的觸摸屏（制造廠稱之為TP）存在不同程度的浮高，應當是觸摸屏的浮高造成了距離傳感器的誤響應。進一步拆解手機后發現，和通常的低海拔使用環境相比，觸摸屏和手機外殼之間的背膠在高海拔使用環境下厚度（如圖2中A尺寸）有所增加，造成了觸摸屏的浮高。

高海拔環境下，大氣壓力的微小變化導致背膠內層結構（比如聚烯烴泡沫載體）發生了一定的形變，背膠厚度的增加導致P-sensor和觸摸屏之間的間隙變大，間隙變大會影響內反射-3的大小；間隙越小內反射-3對P-sensor作用影響越小，P-sensor越能真實地反映外反射光，也就越靈敏，可能造成誤響應。具體的變化和影響如圖2（剖面）所示。此外也發現粘合區域的背膠位置太窄，導致觸摸屏和手機上蓋組裝時粘合面積太小（如圖3所示），當受到外力作用時很容易導致觸摸屏與外殼粘貼脫離，從而導致觸摸屏浮高，如圖3所示（1.2mm處）。甚至是手機上蓋微量的形變，也會引起觸摸屏浮高，這些原因最終導致P-sensor功能異常。

3 實測驗證

3.1 實地測試

初步查明原因后，為了驗證技術分析的合理性和正確性，制造廠選取了33臺手機進行了對比驗證，將手機放在不同的海拔高度測試P-sensor的ADC值。無遮擋物的情況下ADC值是指P-sensor接收到的內反射光轉換成的電信號數值，是傳感器的重要參數，ADC值越大表示P-sensor接收到的內反射光越強。當ADC值大于P-sensor動作的ADC門檻值時，P-sensor工作，手機屏幕變暗；當ADC值小于P-sensor動作的ADC門檻值時，P-sensor不工作，手機屏幕變亮。具體驗證數據如表1所示：

根據高海拔地區的實地測試結果，可以得出以下結論：將手機置于高海拔環境下的時間越長，無遮擋物的情況下ADC值會隨之增加（實測發現內反射光的影響會隨著高度增加而增加，同時造成4只手機P-sensor功能不良，不能真實反映外反射光）。

當將4只P-sensor功能不良手機從3 275m拿到1 600m高度后，功能就恢復正常，置于3 275m高海拔的6只不良手機，當將其拿回低海拔地方時，P-sensor又恢復正常。

3.2 實驗室模擬測試

拿1臺序列號為512553980的手機，在實驗室模擬高空試驗，測試出的ADC數據變化波動情況如圖4所示，具體極限量值及變化量如表2所示。實驗室模擬高空的試驗結果，與高海拔地區實地測試的結論相吻合，即背膠在高海拔地區出現的浮高，增大了P-sensor的ADC值，引起P-sensor功能異常。

4 改善與驗證

為了防止此類不合格現象的再次發生，按照檢驗監管的相關要求，制造廠對制造環節進行了全面改善，在生產制造過程中，改善了背膠貼合的尺寸與位置，并運用工藝保證背膠貼合的牢固度。在手機檢測過程中，除了對P-sensor進行常規的功能測試之外，還增加了彎曲度檢查以及外觀平整度檢查、背膠厚度檢查，運用多種手段，排查可能引起P-sensor異常的故障隱患。經過改善，P-sensor的類似問題未再發生。

參考文獻：

[1] 田明. 手機中應用的傳感器[J]. 黑龍江科技信息， 2013（28）： 39.

[2] 戚美月. 傳感器技術及其應用研究[J]. 電子制作， 2013（24）： 43.

[3] 李博涵，王慶全，李鑌洋. Android移動設備傳感器的體感應用分析[J]. 計算機光盤軟件與應用， 2013（11）： 270-271.

[4] 何富君，劉小磊，盧曉昭，等. 傳感器的故障診斷技術研究[J]. 科學技術與工程， 2010（26）： 6481-6484.

[5] 裴春梅，楊秀清，王貴明. 傳感器在智能手機中的應用[J]. 湖南農業大學學報： 自然科學版， 2009（10）： 108-109.endprint

【摘 要】一款出口到南美洲的智能手機，用戶在高海拔地區使用手機時，P-sensor不能正確感應與通話者的距離，造成響應異常。闡述了制造廠通過使用環境差異進行的對比分析，發現問題是在高海拔地區，手機觸摸屏的背膠浮高引起P-sensor內反射距離發生變化，引起P-sensor開關動作異常。繼而通過高海拔實地測試、實驗室模擬測試等方式確認并在制造過程中加以改善，問題未再發生。

【關鍵詞】P-sensor 背膠浮高 內反射 ADC

1 引言

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成電信號或其它所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。隨著智能手機的不斷發展，各種類型的傳感器在手機中的應用也越來越多，比如圖像傳感器、位置傳感器、距離傳感器、壓力傳感器等。

距離感應器，在手機制造廠有時候被稱為P-sensor。一般來說，P-sensor設計在手機主屏幕的一角，接近聽筒的位置，它通過感應手機和人體的不同距離發出響應。在手機處于通話狀態時，手機屏幕貼近用戶臉部，傳感器自動感應出手機和人臉的距離，當距離小于某一個值時，手機屏幕熄滅，不響應用戶的觸摸操作，有效防止通話過程中的誤觸屏；一旦手機屏幕離開用戶臉部達到一定距離，屏幕將自動喚醒，可以正常進行觸屏操作。

P-sensor實際上是一個主動式的紅外線感測器，感測器本身會發射紅外線光束，當紅外線光束被物體（比如人的面部）擋住后，紅外線光束會反射，利用這個紅外線反射原理來控制P-sensor的開關，P-sensor的基本工作原理如圖1所示：

2 問題現象及原因

一款出口到南美洲某國的智能手機，制造廠經過了嚴格的質量管控，檢驗人員檢驗合格后放行。但用戶在使用中發現，手機可以正常通話，當手機貼近用戶的距離減小到一定程度時，屏幕也可以變暗，但當手機屏幕離開用戶面部后，部分手機仍然為黑屏，無法自動喚醒，更無法操作屏幕，用戶將無法繼續有效使用手機。但將問題手機返回到制造廠進行重新檢驗，上述問題幾乎全部消失。手機制造廠從未出現過類似問題，經檢驗監管人員與制造廠技術人員分析研究，初步判定所出現的問題應當與距離傳感器的響應異常有關，對制造廠測試環境與用戶使用環境進行對比分析，剖析的重點轉移到使用環境的差異性上。用戶使用地主要為高海拔地區，手機在不同海拔高度下質量狀況發生了變化，問題的源頭可能并不在距離傳感器本身，應當與距離傳感器周圍部件的質量或者環境的變化有關。

制造廠技術人員全面拆解問題手機并進行細致的技術分析后發現，存在響應異常問題的手機上方靠近P-sensor處的觸摸屏（制造廠稱之為TP）存在不同程度的浮高，應當是觸摸屏的浮高造成了距離傳感器的誤響應。進一步拆解手機后發現，和通常的低海拔使用環境相比，觸摸屏和手機外殼之間的背膠在高海拔使用環境下厚度（如圖2中A尺寸）有所增加，造成了觸摸屏的浮高。

高海拔環境下，大氣壓力的微小變化導致背膠內層結構（比如聚烯烴泡沫載體）發生了一定的形變，背膠厚度的增加導致P-sensor和觸摸屏之間的間隙變大，間隙變大會影響內反射-3的大小；間隙越小內反射-3對P-sensor作用影響越小，P-sensor越能真實地反映外反射光，也就越靈敏，可能造成誤響應。具體的變化和影響如圖2（剖面）所示。此外也發現粘合區域的背膠位置太窄，導致觸摸屏和手機上蓋組裝時粘合面積太小（如圖3所示），當受到外力作用時很容易導致觸摸屏與外殼粘貼脫離，從而導致觸摸屏浮高，如圖3所示（1.2mm處）。甚至是手機上蓋微量的形變，也會引起觸摸屏浮高，這些原因最終導致P-sensor功能異常。

3 實測驗證

3.1 實地測試

初步查明原因后，為了驗證技術分析的合理性和正確性，制造廠選取了33臺手機進行了對比驗證，將手機放在不同的海拔高度測試P-sensor的ADC值。無遮擋物的情況下ADC值是指P-sensor接收到的內反射光轉換成的電信號數值，是傳感器的重要參數，ADC值越大表示P-sensor接收到的內反射光越強。當ADC值大于P-sensor動作的ADC門檻值時，P-sensor工作，手機屏幕變暗；當ADC值小于P-sensor動作的ADC門檻值時，P-sensor不工作，手機屏幕變亮。具體驗證數據如表1所示：

根據高海拔地區的實地測試結果，可以得出以下結論：將手機置于高海拔環境下的時間越長，無遮擋物的情況下ADC值會隨之增加（實測發現內反射光的影響會隨著高度增加而增加，同時造成4只手機P-sensor功能不良，不能真實反映外反射光）。

當將4只P-sensor功能不良手機從3 275m拿到1 600m高度后，功能就恢復正常，置于3 275m高海拔的6只不良手機，當將其拿回低海拔地方時，P-sensor又恢復正常。

3.2 實驗室模擬測試

拿1臺序列號為512553980的手機，在實驗室模擬高空試驗，測試出的ADC數據變化波動情況如圖4所示，具體極限量值及變化量如表2所示。實驗室模擬高空的試驗結果，與高海拔地區實地測試的結論相吻合，即背膠在高海拔地區出現的浮高，增大了P-sensor的ADC值，引起P-sensor功能異常。

4 改善與驗證

為了防止此類不合格現象的再次發生，按照檢驗監管的相關要求，制造廠對制造環節進行了全面改善，在生產制造過程中，改善了背膠貼合的尺寸與位置，并運用工藝保證背膠貼合的牢固度。在手機檢測過程中，除了對P-sensor進行常規的功能測試之外，還增加了彎曲度檢查以及外觀平整度檢查、背膠厚度檢查，運用多種手段，排查可能引起P-sensor異常的故障隱患。經過改善，P-sensor的類似問題未再發生。

參考文獻：

[1] 田明. 手機中應用的傳感器[J]. 黑龍江科技信息， 2013（28）： 39.

[2] 戚美月. 傳感器技術及其應用研究[J]. 電子制作， 2013（24）： 43.

[3] 李博涵，王慶全，李鑌洋. Android移動設備傳感器的體感應用分析[J]. 計算機光盤軟件與應用， 2013（11）： 270-271.

[4] 何富君，劉小磊，盧曉昭，等. 傳感器的故障診斷技術研究[J]. 科學技術與工程， 2010（26）： 6481-6484.

[5] 裴春梅，楊秀清，王貴明. 傳感器在智能手機中的應用[J]. 湖南農業大學學報： 自然科學版， 2009（10）： 108-109.endprint

【摘 要】一款出口到南美洲的智能手機，用戶在高海拔地區使用手機時，P-sensor不能正確感應與通話者的距離，造成響應異常。闡述了制造廠通過使用環境差異進行的對比分析，發現問題是在高海拔地區，手機觸摸屏的背膠浮高引起P-sensor內反射距離發生變化，引起P-sensor開關動作異常。繼而通過高海拔實地測試、實驗室模擬測試等方式確認并在制造過程中加以改善，問題未再發生。

【關鍵詞】P-sensor 背膠浮高 內反射 ADC

1 引言

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成電信號或其它所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。隨著智能手機的不斷發展，各種類型的傳感器在手機中的應用也越來越多，比如圖像傳感器、位置傳感器、距離傳感器、壓力傳感器等。

距離感應器，在手機制造廠有時候被稱為P-sensor。一般來說，P-sensor設計在手機主屏幕的一角，接近聽筒的位置，它通過感應手機和人體的不同距離發出響應。在手機處于通話狀態時，手機屏幕貼近用戶臉部，傳感器自動感應出手機和人臉的距離，當距離小于某一個值時，手機屏幕熄滅，不響應用戶的觸摸操作，有效防止通話過程中的誤觸屏；一旦手機屏幕離開用戶臉部達到一定距離，屏幕將自動喚醒，可以正常進行觸屏操作。

P-sensor實際上是一個主動式的紅外線感測器，感測器本身會發射紅外線光束，當紅外線光束被物體（比如人的面部）擋住后，紅外線光束會反射，利用這個紅外線反射原理來控制P-sensor的開關，P-sensor的基本工作原理如圖1所示：

2 問題現象及原因

一款出口到南美洲某國的智能手機，制造廠經過了嚴格的質量管控，檢驗人員檢驗合格后放行。但用戶在使用中發現，手機可以正常通話，當手機貼近用戶的距離減小到一定程度時，屏幕也可以變暗，但當手機屏幕離開用戶面部后，部分手機仍然為黑屏，無法自動喚醒，更無法操作屏幕，用戶將無法繼續有效使用手機。但將問題手機返回到制造廠進行重新檢驗，上述問題幾乎全部消失。手機制造廠從未出現過類似問題，經檢驗監管人員與制造廠技術人員分析研究，初步判定所出現的問題應當與距離傳感器的響應異常有關，對制造廠測試環境與用戶使用環境進行對比分析，剖析的重點轉移到使用環境的差異性上。用戶使用地主要為高海拔地區，手機在不同海拔高度下質量狀況發生了變化，問題的源頭可能并不在距離傳感器本身，應當與距離傳感器周圍部件的質量或者環境的變化有關。

制造廠技術人員全面拆解問題手機并進行細致的技術分析后發現，存在響應異常問題的手機上方靠近P-sensor處的觸摸屏（制造廠稱之為TP）存在不同程度的浮高，應當是觸摸屏的浮高造成了距離傳感器的誤響應。進一步拆解手機后發現，和通常的低海拔使用環境相比，觸摸屏和手機外殼之間的背膠在高海拔使用環境下厚度（如圖2中A尺寸）有所增加，造成了觸摸屏的浮高。

高海拔環境下，大氣壓力的微小變化導致背膠內層結構（比如聚烯烴泡沫載體）發生了一定的形變，背膠厚度的增加導致P-sensor和觸摸屏之間的間隙變大，間隙變大會影響內反射-3的大小；間隙越小內反射-3對P-sensor作用影響越小，P-sensor越能真實地反映外反射光，也就越靈敏，可能造成誤響應。具體的變化和影響如圖2（剖面）所示。此外也發現粘合區域的背膠位置太窄，導致觸摸屏和手機上蓋組裝時粘合面積太小（如圖3所示），當受到外力作用時很容易導致觸摸屏與外殼粘貼脫離，從而導致觸摸屏浮高，如圖3所示（1.2mm處）。甚至是手機上蓋微量的形變，也會引起觸摸屏浮高，這些原因最終導致P-sensor功能異常。

3 實測驗證

3.1 實地測試

初步查明原因后，為了驗證技術分析的合理性和正確性，制造廠選取了33臺手機進行了對比驗證，將手機放在不同的海拔高度測試P-sensor的ADC值。無遮擋物的情況下ADC值是指P-sensor接收到的內反射光轉換成的電信號數值，是傳感器的重要參數，ADC值越大表示P-sensor接收到的內反射光越強。當ADC值大于P-sensor動作的ADC門檻值時，P-sensor工作，手機屏幕變暗；當ADC值小于P-sensor動作的ADC門檻值時，P-sensor不工作，手機屏幕變亮。具體驗證數據如表1所示：

根據高海拔地區的實地測試結果，可以得出以下結論：將手機置于高海拔環境下的時間越長，無遮擋物的情況下ADC值會隨之增加（實測發現內反射光的影響會隨著高度增加而增加，同時造成4只手機P-sensor功能不良，不能真實反映外反射光）。

當將4只P-sensor功能不良手機從3 275m拿到1 600m高度后，功能就恢復正常，置于3 275m高海拔的6只不良手機，當將其拿回低海拔地方時，P-sensor又恢復正常。

3.2 實驗室模擬測試

拿1臺序列號為512553980的手機，在實驗室模擬高空試驗，測試出的ADC數據變化波動情況如圖4所示，具體極限量值及變化量如表2所示。實驗室模擬高空的試驗結果，與高海拔地區實地測試的結論相吻合，即背膠在高海拔地區出現的浮高，增大了P-sensor的ADC值，引起P-sensor功能異常。

4 改善與驗證

為了防止此類不合格現象的再次發生，按照檢驗監管的相關要求，制造廠對制造環節進行了全面改善，在生產制造過程中，改善了背膠貼合的尺寸與位置，并運用工藝保證背膠貼合的牢固度。在手機檢測過程中，除了對P-sensor進行常規的功能測試之外，還增加了彎曲度檢查以及外觀平整度檢查、背膠厚度檢查，運用多種手段，排查可能引起P-sensor異常的故障隱患。經過改善，P-sensor的類似問題未再發生。

參考文獻：

[1] 田明. 手機中應用的傳感器[J]. 黑龍江科技信息， 2013（28）： 39.

[2] 戚美月. 傳感器技術及其應用研究[J]. 電子制作， 2013（24）： 43.

[3] 李博涵，王慶全，李鑌洋. Android移動設備傳感器的體感應用分析[J]. 計算機光盤軟件與應用， 2013（11）： 270-271.

[4] 何富君，劉小磊，盧曉昭，等. 傳感器的故障診斷技術研究[J]. 科學技術與工程， 2010（26）： 6481-6484.

[5] 裴春梅，楊秀清，王貴明. 傳感器在智能手機中的應用[J]. 湖南農業大學學報： 自然科學版， 2009（10）： 108-109.endprint