智能手机P—sensor问题分析与改善

陈建彬+陶一玮+陈君伟+洪颖+章回

【摘 要】一款出口到南美洲的智能手机，用户在高海拔地区使用手机时，P-sensor不能正确感应与通话者的距离，造成响应异常。阐述了制造厂通过使用环境差异进行的对比分析，发现问题是在高海拔地区，手机触摸屏的背胶浮高引起P-sensor内反射距离发生变化，引起P-sensor开关动作异常。继而通过高海拔实地测试、实验室模拟测试等方式确认并在制造过程中加以改善，问题未再发生。

【关键词】P-sensor 背胶浮高 内反射 ADC

1 引言

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成电信号或其它所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。随着智能手机的不断发展，各种类型的传感器在手机中的应用也越来越多，比如图像传感器、位置传感器、距离传感器、压力传感器等。

距离感应器，在手机制造厂有时候被称为P-sensor。一般来说，P-sensor设计在手机主屏幕的一角，接近听筒的位置，它通过感应手机和人体的不同距离发出响应。在手机处于通话状态时，手机屏幕贴近用户脸部，传感器自动感应出手机和人脸的距离，当距离小于某一个值时，手机屏幕熄灭，不响应用户的触摸操作，有效防止通话过程中的误触屏；一旦手机屏幕离开用户脸部达到一定距离，屏幕将自动唤醒，可以正常进行触屏操作。

P-sensor实际上是一个主动式的红外线感测器，感测器本身会发射红外线光束，当红外线光束被物体（比如人的面部）挡住后，红外线光束会反射，利用这个红外线反射原理来控制P-sensor的开关，P-sensor的基本工作原理如图1所示：

2 问题现象及原因

一款出口到南美洲某国的智能手机，制造厂经过了严格的质量管控，检验人员检验合格后放行。但用户在使用中发现，手机可以正常通话，当手机贴近用户的距离减小到一定程度时，屏幕也可以变暗，但当手机屏幕离开用户面部后，部分手机仍然为黑屏，无法自动唤醒，更无法操作屏幕，用户将无法继续有效使用手机。但将问题手机返回到制造厂进行重新检验，上述问题几乎全部消失。手机制造厂从未出现过类似问题，经检验监管人员与制造厂技术人员分析研究，初步判定所出现的问题应当与距离传感器的响应异常有关，对制造厂测试环境与用户使用环境进行对比分析，剖析的重点转移到使用环境的差异性上。用户使用地主要为高海拔地区，手机在不同海拔高度下质量状况发生了变化，问题的源头可能并不在距离传感器本身，应当与距离传感器周围部件的质量或者环境的变化有关。

制造厂技术人员全面拆解问题手机并进行细致的技术分析后发现，存在响应异常问题的手机上方靠近P-sensor处的触摸屏（制造厂称之为TP）存在不同程度的浮高，应当是触摸屏的浮高造成了距离传感器的误响应。进一步拆解手机后发现，和通常的低海拔使用环境相比，触摸屏和手机外壳之间的背胶在高海拔使用环境下厚度（如图2中A尺寸）有所增加，造成了触摸屏的浮高。

高海拔环境下，大气压力的微小变化导致背胶内层结构（比如聚烯烃泡沫载体）发生了一定的形变，背胶厚度的增加导致P-sensor和触摸屏之间的间隙变大，间隙变大会影响内反射-3的大小；间隙越小内反射-3对P-sensor作用影响越小，P-sensor越能真实地反映外反射光，也就越灵敏，可能造成误响应。具体的变化和影响如图2（剖面）所示。此外也发现粘合区域的背胶位置太窄，导致触摸屏和手机上盖组装时粘合面积太小（如图3所示），当受到外力作用时很容易导致触摸屏与外壳粘贴脱离，从而导致触摸屏浮高，如图3所示（1.2mm处）。甚至是手机上盖微量的形变，也会引起触摸屏浮高，这些原因最终导致P-sensor功能异常。

3 实测验证

3.1 实地测试

初步查明原因后，为了验证技术分析的合理性和正确性，制造厂选取了33台手机进行了对比验证，将手机放在不同的海拔高度测试P-sensor的ADC值。无遮挡物的情况下ADC值是指P-sensor接收到的内反射光转换成的电信号数值，是传感器的重要参数，ADC值越大表示P-sensor接收到的内反射光越强。当ADC值大于P-sensor动作的ADC门槛值时，P-sensor工作，手机屏幕变暗；当ADC值小于P-sensor动作的ADC门槛值时，P-sensor不工作，手机屏幕变亮。具体验证数据如表1所示：

根据高海拔地区的实地测试结果，可以得出以下结论：将手机置于高海拔环境下的时间越长，无遮挡物的情况下ADC值会随之增加（实测发现内反射光的影响会随着高度增加而增加，同时造成4只手机P-sensor功能不良，不能真实反映外反射光）。

当将4只P-sensor功能不良手机从3 275m拿到1 600m高度后，功能就恢复正常，置于3 275m高海拔的6只不良手机，当将其拿回低海拔地方时，P-sensor又恢复正常。

3.2 实验室模拟测试

拿1台序列号为512553980的手机，在实验室模拟高空试验，测试出的ADC数据变化波动情况如图4所示，具体极限量值及变化量如表2所示。实验室模拟高空的试验结果，与高海拔地区实地测试的结论相吻合，即背胶在高海拔地区出现的浮高，增大了P-sensor的ADC值，引起P-sensor功能异常。

4 改善与验证

为了防止此类不合格现象的再次发生，按照检验监管的相关要求，制造厂对制造环节进行了全面改善，在生产制造过程中，改善了背胶贴合的尺寸与位置，并运用工艺保证背胶贴合的牢固度。在手机检测过程中，除了对P-sensor进行常规的功能测试之外，还增加了弯曲度检查以及外观平整度检查、背胶厚度检查，运用多种手段，排查可能引起P-sensor异常的故障隐患。经过改善，P-sensor的类似问题未再发生。

参考文献：

[1] 田明. 手机中应用的传感器[J]. 黑龙江科技信息， 2013（28）： 39.

[2] 戚美月. 传感器技术及其应用研究[J]. 电子制作， 2013（24）： 43.

[3] 李博涵，王庆全，李镔洋. Android移动设备传感器的体感应用分析[J]. 计算机光盘软件与应用， 2013（11）： 270-271.

[4] 何富君，刘小磊，卢晓昭，等. 传感器的故障诊断技术研究[J]. 科学技术与工程， 2010（26）： 6481-6484.

[5] 裴春梅，杨秀清，王贵明. 传感器在智能手机中的应用[J]. 湖南农业大学学报： 自然科学版， 2009（10）： 108-109.endprint

【摘 要】一款出口到南美洲的智能手机，用户在高海拔地区使用手机时，P-sensor不能正确感应与通话者的距离，造成响应异常。阐述了制造厂通过使用环境差异进行的对比分析，发现问题是在高海拔地区，手机触摸屏的背胶浮高引起P-sensor内反射距离发生变化，引起P-sensor开关动作异常。继而通过高海拔实地测试、实验室模拟测试等方式确认并在制造过程中加以改善，问题未再发生。

【关键词】P-sensor 背胶浮高 内反射 ADC

1 引言

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成电信号或其它所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。随着智能手机的不断发展，各种类型的传感器在手机中的应用也越来越多，比如图像传感器、位置传感器、距离传感器、压力传感器等。

距离感应器，在手机制造厂有时候被称为P-sensor。一般来说，P-sensor设计在手机主屏幕的一角，接近听筒的位置，它通过感应手机和人体的不同距离发出响应。在手机处于通话状态时，手机屏幕贴近用户脸部，传感器自动感应出手机和人脸的距离，当距离小于某一个值时，手机屏幕熄灭，不响应用户的触摸操作，有效防止通话过程中的误触屏；一旦手机屏幕离开用户脸部达到一定距离，屏幕将自动唤醒，可以正常进行触屏操作。

P-sensor实际上是一个主动式的红外线感测器，感测器本身会发射红外线光束，当红外线光束被物体（比如人的面部）挡住后，红外线光束会反射，利用这个红外线反射原理来控制P-sensor的开关，P-sensor的基本工作原理如图1所示：

2 问题现象及原因

一款出口到南美洲某国的智能手机，制造厂经过了严格的质量管控，检验人员检验合格后放行。但用户在使用中发现，手机可以正常通话，当手机贴近用户的距离减小到一定程度时，屏幕也可以变暗，但当手机屏幕离开用户面部后，部分手机仍然为黑屏，无法自动唤醒，更无法操作屏幕，用户将无法继续有效使用手机。但将问题手机返回到制造厂进行重新检验，上述问题几乎全部消失。手机制造厂从未出现过类似问题，经检验监管人员与制造厂技术人员分析研究，初步判定所出现的问题应当与距离传感器的响应异常有关，对制造厂测试环境与用户使用环境进行对比分析，剖析的重点转移到使用环境的差异性上。用户使用地主要为高海拔地区，手机在不同海拔高度下质量状况发生了变化，问题的源头可能并不在距离传感器本身，应当与距离传感器周围部件的质量或者环境的变化有关。

制造厂技术人员全面拆解问题手机并进行细致的技术分析后发现，存在响应异常问题的手机上方靠近P-sensor处的触摸屏（制造厂称之为TP）存在不同程度的浮高，应当是触摸屏的浮高造成了距离传感器的误响应。进一步拆解手机后发现，和通常的低海拔使用环境相比，触摸屏和手机外壳之间的背胶在高海拔使用环境下厚度（如图2中A尺寸）有所增加，造成了触摸屏的浮高。

高海拔环境下，大气压力的微小变化导致背胶内层结构（比如聚烯烃泡沫载体）发生了一定的形变，背胶厚度的增加导致P-sensor和触摸屏之间的间隙变大，间隙变大会影响内反射-3的大小；间隙越小内反射-3对P-sensor作用影响越小，P-sensor越能真实地反映外反射光，也就越灵敏，可能造成误响应。具体的变化和影响如图2（剖面）所示。此外也发现粘合区域的背胶位置太窄，导致触摸屏和手机上盖组装时粘合面积太小（如图3所示），当受到外力作用时很容易导致触摸屏与外壳粘贴脱离，从而导致触摸屏浮高，如图3所示（1.2mm处）。甚至是手机上盖微量的形变，也会引起触摸屏浮高，这些原因最终导致P-sensor功能异常。

3 实测验证

3.1 实地测试

初步查明原因后，为了验证技术分析的合理性和正确性，制造厂选取了33台手机进行了对比验证，将手机放在不同的海拔高度测试P-sensor的ADC值。无遮挡物的情况下ADC值是指P-sensor接收到的内反射光转换成的电信号数值，是传感器的重要参数，ADC值越大表示P-sensor接收到的内反射光越强。当ADC值大于P-sensor动作的ADC门槛值时，P-sensor工作，手机屏幕变暗；当ADC值小于P-sensor动作的ADC门槛值时，P-sensor不工作，手机屏幕变亮。具体验证数据如表1所示：

根据高海拔地区的实地测试结果，可以得出以下结论：将手机置于高海拔环境下的时间越长，无遮挡物的情况下ADC值会随之增加（实测发现内反射光的影响会随着高度增加而增加，同时造成4只手机P-sensor功能不良，不能真实反映外反射光）。

当将4只P-sensor功能不良手机从3 275m拿到1 600m高度后，功能就恢复正常，置于3 275m高海拔的6只不良手机，当将其拿回低海拔地方时，P-sensor又恢复正常。

3.2 实验室模拟测试

拿1台序列号为512553980的手机，在实验室模拟高空试验，测试出的ADC数据变化波动情况如图4所示，具体极限量值及变化量如表2所示。实验室模拟高空的试验结果，与高海拔地区实地测试的结论相吻合，即背胶在高海拔地区出现的浮高，增大了P-sensor的ADC值，引起P-sensor功能异常。

4 改善与验证

为了防止此类不合格现象的再次发生，按照检验监管的相关要求，制造厂对制造环节进行了全面改善，在生产制造过程中，改善了背胶贴合的尺寸与位置，并运用工艺保证背胶贴合的牢固度。在手机检测过程中，除了对P-sensor进行常规的功能测试之外，还增加了弯曲度检查以及外观平整度检查、背胶厚度检查，运用多种手段，排查可能引起P-sensor异常的故障隐患。经过改善，P-sensor的类似问题未再发生。

参考文献：

[1] 田明. 手机中应用的传感器[J]. 黑龙江科技信息， 2013（28）： 39.

[2] 戚美月. 传感器技术及其应用研究[J]. 电子制作， 2013（24）： 43.

[3] 李博涵，王庆全，李镔洋. Android移动设备传感器的体感应用分析[J]. 计算机光盘软件与应用， 2013（11）： 270-271.

[4] 何富君，刘小磊，卢晓昭，等. 传感器的故障诊断技术研究[J]. 科学技术与工程， 2010（26）： 6481-6484.

[5] 裴春梅，杨秀清，王贵明. 传感器在智能手机中的应用[J]. 湖南农业大学学报： 自然科学版， 2009（10）： 108-109.endprint

【摘 要】一款出口到南美洲的智能手机，用户在高海拔地区使用手机时，P-sensor不能正确感应与通话者的距离，造成响应异常。阐述了制造厂通过使用环境差异进行的对比分析，发现问题是在高海拔地区，手机触摸屏的背胶浮高引起P-sensor内反射距离发生变化，引起P-sensor开关动作异常。继而通过高海拔实地测试、实验室模拟测试等方式确认并在制造过程中加以改善，问题未再发生。

【关键词】P-sensor 背胶浮高 内反射 ADC

1 引言

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成电信号或其它所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。随着智能手机的不断发展，各种类型的传感器在手机中的应用也越来越多，比如图像传感器、位置传感器、距离传感器、压力传感器等。

距离感应器，在手机制造厂有时候被称为P-sensor。一般来说，P-sensor设计在手机主屏幕的一角，接近听筒的位置，它通过感应手机和人体的不同距离发出响应。在手机处于通话状态时，手机屏幕贴近用户脸部，传感器自动感应出手机和人脸的距离，当距离小于某一个值时，手机屏幕熄灭，不响应用户的触摸操作，有效防止通话过程中的误触屏；一旦手机屏幕离开用户脸部达到一定距离，屏幕将自动唤醒，可以正常进行触屏操作。

P-sensor实际上是一个主动式的红外线感测器，感测器本身会发射红外线光束，当红外线光束被物体（比如人的面部）挡住后，红外线光束会反射，利用这个红外线反射原理来控制P-sensor的开关，P-sensor的基本工作原理如图1所示：

2 问题现象及原因

一款出口到南美洲某国的智能手机，制造厂经过了严格的质量管控，检验人员检验合格后放行。但用户在使用中发现，手机可以正常通话，当手机贴近用户的距离减小到一定程度时，屏幕也可以变暗，但当手机屏幕离开用户面部后，部分手机仍然为黑屏，无法自动唤醒，更无法操作屏幕，用户将无法继续有效使用手机。但将问题手机返回到制造厂进行重新检验，上述问题几乎全部消失。手机制造厂从未出现过类似问题，经检验监管人员与制造厂技术人员分析研究，初步判定所出现的问题应当与距离传感器的响应异常有关，对制造厂测试环境与用户使用环境进行对比分析，剖析的重点转移到使用环境的差异性上。用户使用地主要为高海拔地区，手机在不同海拔高度下质量状况发生了变化，问题的源头可能并不在距离传感器本身，应当与距离传感器周围部件的质量或者环境的变化有关。

制造厂技术人员全面拆解问题手机并进行细致的技术分析后发现，存在响应异常问题的手机上方靠近P-sensor处的触摸屏（制造厂称之为TP）存在不同程度的浮高，应当是触摸屏的浮高造成了距离传感器的误响应。进一步拆解手机后发现，和通常的低海拔使用环境相比，触摸屏和手机外壳之间的背胶在高海拔使用环境下厚度（如图2中A尺寸）有所增加，造成了触摸屏的浮高。

高海拔环境下，大气压力的微小变化导致背胶内层结构（比如聚烯烃泡沫载体）发生了一定的形变，背胶厚度的增加导致P-sensor和触摸屏之间的间隙变大，间隙变大会影响内反射-3的大小；间隙越小内反射-3对P-sensor作用影响越小，P-sensor越能真实地反映外反射光，也就越灵敏，可能造成误响应。具体的变化和影响如图2（剖面）所示。此外也发现粘合区域的背胶位置太窄，导致触摸屏和手机上盖组装时粘合面积太小（如图3所示），当受到外力作用时很容易导致触摸屏与外壳粘贴脱离，从而导致触摸屏浮高，如图3所示（1.2mm处）。甚至是手机上盖微量的形变，也会引起触摸屏浮高，这些原因最终导致P-sensor功能异常。

3 实测验证

3.1 实地测试

初步查明原因后，为了验证技术分析的合理性和正确性，制造厂选取了33台手机进行了对比验证，将手机放在不同的海拔高度测试P-sensor的ADC值。无遮挡物的情况下ADC值是指P-sensor接收到的内反射光转换成的电信号数值，是传感器的重要参数，ADC值越大表示P-sensor接收到的内反射光越强。当ADC值大于P-sensor动作的ADC门槛值时，P-sensor工作，手机屏幕变暗；当ADC值小于P-sensor动作的ADC门槛值时，P-sensor不工作，手机屏幕变亮。具体验证数据如表1所示：

根据高海拔地区的实地测试结果，可以得出以下结论：将手机置于高海拔环境下的时间越长，无遮挡物的情况下ADC值会随之增加（实测发现内反射光的影响会随着高度增加而增加，同时造成4只手机P-sensor功能不良，不能真实反映外反射光）。

当将4只P-sensor功能不良手机从3 275m拿到1 600m高度后，功能就恢复正常，置于3 275m高海拔的6只不良手机，当将其拿回低海拔地方时，P-sensor又恢复正常。

3.2 实验室模拟测试

拿1台序列号为512553980的手机，在实验室模拟高空试验，测试出的ADC数据变化波动情况如图4所示，具体极限量值及变化量如表2所示。实验室模拟高空的试验结果，与高海拔地区实地测试的结论相吻合，即背胶在高海拔地区出现的浮高，增大了P-sensor的ADC值，引起P-sensor功能异常。

4 改善与验证

为了防止此类不合格现象的再次发生，按照检验监管的相关要求，制造厂对制造环节进行了全面改善，在生产制造过程中，改善了背胶贴合的尺寸与位置，并运用工艺保证背胶贴合的牢固度。在手机检测过程中，除了对P-sensor进行常规的功能测试之外，还增加了弯曲度检查以及外观平整度检查、背胶厚度检查，运用多种手段，排查可能引起P-sensor异常的故障隐患。经过改善，P-sensor的类似问题未再发生。

参考文献：

[1] 田明. 手机中应用的传感器[J]. 黑龙江科技信息， 2013（28）： 39.

[2] 戚美月. 传感器技术及其应用研究[J]. 电子制作， 2013（24）： 43.

[3] 李博涵，王庆全，李镔洋. Android移动设备传感器的体感应用分析[J]. 计算机光盘软件与应用， 2013（11）： 270-271.

[4] 何富君，刘小磊，卢晓昭，等. 传感器的故障诊断技术研究[J]. 科学技术与工程， 2010（26）： 6481-6484.

[5] 裴春梅，杨秀清，王贵明. 传感器在智能手机中的应用[J]. 湖南农业大学学报： 自然科学版， 2009（10）： 108-109.endprint