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計步器怎麼知道我們走了多少步?謎底揭曉

如今,每個人都非常關注健康。不管是出門佩戴手環、計步器,還是拿手機,記錄自己行走的步數,已經是很多人的生活習慣了。可是,計步器到底是怎麼工作的?它是怎麼知道我們每天走了多少步的?

機械式計步器原理類似擺錘

廖勇,是中國電子科學研究院工程師。他表示,“最開始的計步器是機械式的,原理其實很簡單,就跟擺錘一樣。因為人在走路的時候是會把那個擺錘帶著動。它動一下,基本上就是人在走一步。然後擺錘動一下,和金屬接觸通電,就記了一步。”

智能手環和計步軟體的工作原理是什麼?

原來,計步器是依靠擺錘與金屬的接觸,才能記錄我們的步數,可是現在流行的智能手環和手機里的計步軟體也是這個原理嗎?

廖勇解釋道:“現在的手機手環裡面,它一般是用一個非常小的晶元,叫三軸加速度感測器。通過這個加速度感測器,可以測量手機或者是手環在三個不同方向上的加速度。然後通過對這個加速度的值進行計算,就可以大概測出走路的步數。”

那麼,這種加速度感測器是怎麼知道我們走路的步數呢?

“有一種特殊的材料,叫壓電陶瓷材料,根據作用在上面力的大小產生不同的形變,就可以產生不同的電壓變化,通過作用在上面的力來測量出加速度,然後通過加速度就能夠判斷出人在走路的時候,他是在哪個方向進行運動,或者說頻率大概是多少。”廖勇表示。

如何分辨手晃還是走路產生的晃動?

可是,如果用手搖晃手機,也會產生加速度,這個感測器是怎麼分辨手晃和走路的區別的呢?

廖勇表示,人走路的時候,頻率一定是在某一個範圍之內的。比方說,一秒鐘跨出多少步,或者說一分鐘只能走出多遠。如果人拿著手機在晃的話,頻率會非常快。其次,(晃動)加速度變化比人在走路的加速度變化要大得多。基本上通過這兩個方面,就能夠判斷出來到底是人拿著手機在晃,還是真正的一個人在走。

加速度感測器應用廣泛

其實,計步功能只是加速度感測器的一部分應用。在車輛安全、橋樑健康等方面,加速度感測器都有著非常重要的作用。

廖勇介紹說:“車上的安全氣囊為什麼會彈起來?車開到一定速度以上,然後突然停下來,安全氣囊就會彈出來,這實際上是有一個加速度感測器在測量車在前進方向的加速度。通過一個量的變化,來判斷現在應不應該把安全氣囊彈出來。”

此外,加速度感測器還可以應用在橋樑的健康監測中。感測器技術與計算機技術,通信技術並稱為現代信息技術的三大支柱。航天運載火箭上,採用的感測器達2000多個;一架民航客機所用的感測器也有上千個。可以說,任何自動控制裝置和系統都離不開感測器技術。

阿波羅網責任編輯:宋雲 來源:微信精選 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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