手机电子罗盘如何帮我们准确判断方向？
我们知道，借助手机中的指南针，也就是基于霍尔效应的磁传感器制成的电子罗盘，我们可以准确判断方向。那么，它是如何做到的呢？在回答这一问题之前，首先，让我们来看看传统指南针是如何指南的。
手机上的电子罗盘指示界面，资料图
地理南北极与地磁南北极相反，地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近。传统指南针，就是一块小磁铁，因此指南针的北极会被地磁的南极吸引，而指向地理的北极，同理指南针的南极指向地理的南极。所以，从本质上说，指南针显示的其实是地磁场的方向。
目前，手机中内置的指南针，更准确的说，应该称之为电子罗盘，它是一种基于霍尔效应的磁传感器，可测量地磁场的方向，进而为我们指示地理南北极。
霍尔效应是电磁效应的一种。当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一个附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。
典型的霍尔效应示意图，资料图
电流方向、磁场方向、电场方向满足左手定则，所以当已知电流方向，手机又测得附加电场方向，就可以算出磁场方向。在电流和磁场一定时，霍尔效应的强弱与导体在磁场中的方位有关，导体与磁场的夹角越大，霍尔效应越强。
由于我们的手机不单单平行于地面使用，所以，还需要在三维空间内找到地球磁场的方向。因此，目前手机的电子罗盘基本都是三轴的，即结合重力加速度传感器，在三维空间内测算出磁场方向。
或许有人会问，现在手机都有GPS定位功能了，还有必要装个电子罗盘吗？其实，很有必要。如果在深山老林或大厦林立的地方，卫星信号将变得微弱，手机很可能会失去GPS信号，而地球磁场是无处不在的。
手机电子罗盘校准，资料图
另外，如果我们处于静止或是非常缓慢移动的状态，GPS只能判断我们所处的位置，并不能指示方向，打开导航地图会发现你所在位置显示是一个小圆点。而装有电子罗盘的手机，圆点周围则会显示箭头，可随着手机的方位旋转。因此，电子罗盘并不是可有可无的传感器，它是GPS定位的重要补充。
不过，电子罗盘虽然强大，却也有其缺点，特别是它容易受到周围磁场环境的影响。比如，有时当你打开指南针后，会发现指针不停的旋转，手机会提示你进行校正。这就是因为手机周围的磁场环境过于复杂而产生紊乱了，必须要进行手动校正，校正原理就是通过其它传感器捕捉手机运动，同时记录各方向的磁场数据。具体操作非常简单，我们只需要挥动几下手机，就可以解决磁场问题了。
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传神阿堵
传感器行业分析师，主要从事传感器应用，市场分析等领域，现为传感器专家网专栏编辑。
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