【導(dǎo)讀】如今,每個(gè)人都非常關(guān)注健康。而運(yùn)動(dòng)正是健康最重要的手段 。不管是出門(mén)佩戴手環(huán)、計(jì)步器,還是拿手機(jī),記錄自己行走的步數(shù),已經(jīng)是很多人的生活習(xí)慣了。可是,計(jì)步器到底是 怎么工作的呢?是怎么知道我們每天走了多少步的呢?
這張表后面的機(jī)械原理你知道嗎?
首先我們需要知道計(jì)步器怎么知道我們走了多少步呢?
如今,每個(gè)人都非常關(guān)注健康。而運(yùn)動(dòng)正是健康最重要的手段。不管是出門(mén)佩戴手環(huán)、計(jì)步器,還是拿手機(jī),記錄自己行走的步數(shù),已經(jīng)是很多人的生活習(xí)慣了??墒?,計(jì)步器到底是怎么工作的呢?是怎么知道我們每天走了多少步的呢?
記步神器:雷布斯小米手環(huán)2
中國(guó)電子科學(xué)研究院工程師廖勇:“最開(kāi)始的計(jì)步器是機(jī)械式的,原理其實(shí)很簡(jiǎn)單,就跟擺錘一樣的。因?yàn)槿嗽谧呗返臅r(shí)候是會(huì)把那個(gè)擺錘帶著在動(dòng),它動(dòng)一下基本上就是人在走一步,然后擺錘動(dòng)一下,和金屬接觸通電,就記了一步。”
原來(lái),計(jì)步器是依靠擺錘與金屬的接觸,才能記錄我們的步數(shù),可是現(xiàn)在流行的智能手環(huán)和手機(jī)里的計(jì)步軟件也是這個(gè)原理嗎?
中國(guó)電子科學(xué)研究院工程師廖勇:“現(xiàn)在的手機(jī)手環(huán)里面,它一般是用一個(gè)非常小的芯片,叫三軸加速度
傳感器,通過(guò)這個(gè)傳感器可以測(cè)量手機(jī)或者是手環(huán)在三個(gè)不同的方向上的加速度,然后通過(guò)這個(gè)加速度的值進(jìn)行一些算法的運(yùn)算,然后統(tǒng)計(jì)就可以知道大概可以測(cè)出來(lái)走路的步數(shù)。”
那么這種傳感器是怎么知道我們走路的步數(shù)的呢?
中國(guó)電子科學(xué)研究院工程師廖勇:“有一種特殊的材料,叫壓電陶瓷材料,根據(jù)作用在上面的力的大小產(chǎn)生不同的形變,就可以產(chǎn)生不同的電壓的變化,就可以通過(guò)作用在上面的力來(lái)測(cè)量出加速度,然后通過(guò)加速度能夠判斷出這個(gè)人是走路的時(shí)候,他是在哪個(gè)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng),或者說(shuō)頻率大概是多少。”
可是,如果用手搖晃手機(jī),也會(huì)產(chǎn)生加速度,這個(gè)傳感器是怎么分辨手晃和走路的區(qū)別的呢?
中國(guó)電子科學(xué)研究院工程師廖勇:“人走路的時(shí)候,頻率一定是在某一個(gè)范圍之內(nèi)的,比方說(shuō)一秒鐘跨出多少步,或者說(shuō)一分鐘只能走出多遠(yuǎn)。如果人的手拿著手機(jī)在晃的話(huà),第一個(gè)晃的頻率會(huì)非常的快,第二個(gè)拿著手機(jī)晃的時(shí)候,加速度變化是比人在走路的加速度變化要大的多的,基本上通過(guò)這兩個(gè)方面,能夠判斷出來(lái)到底是人拿著手機(jī)在晃,還是真正的一個(gè)人在走。”
其實(shí)計(jì)步功能只是加速度傳感器的一部分應(yīng)用。在車(chē)輛安全、橋梁健康等方面,加速度傳感器都有著非常重要的作用。中國(guó)電子科學(xué)研究院工程師廖勇:“車(chē)上的安全氣囊為什么會(huì)彈起來(lái),車(chē)開(kāi)到一定的速度之上然后突然停下來(lái),安全氣囊就會(huì)彈出來(lái),實(shí)際上是有一個(gè)加速度傳感器在測(cè)量車(chē)在前進(jìn)的方向負(fù)加速度,或者說(shuō)從很快的速度突然變得停下來(lái),一個(gè)量的變化,來(lái)判斷說(shuō)現(xiàn)在應(yīng)不應(yīng)該把安全氣囊彈出來(lái)。
加速度傳感器另外一個(gè)可以應(yīng)用的地方是橋梁的一些健康的監(jiān)測(cè),因?yàn)闃蛄弘m然看起來(lái)是硬的,實(shí)際上是會(huì)有一些形變的,可以有些變化,但是每個(gè)橋梁的變化它不能以某一個(gè)頻率來(lái)發(fā)生這種振動(dòng),因?yàn)樗绻钱a(chǎn)生跟這個(gè)橋梁的固有頻率產(chǎn)生共振,會(huì)對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)健康產(chǎn)生影響。
所以就可以在橋梁地面上,設(shè)置一些加速度傳感器來(lái)測(cè)量橋梁的振動(dòng),然后能夠判斷出振動(dòng)是不是在可以允許的范圍之內(nèi)的。”