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計(jì)步器是怎么知道我們走了多少步的?

發(fā)布時(shí)間:2018-11-16 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】如今,每個(gè)人都非常關(guān)注健康。不管是出門佩戴手環(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?它是怎么知道我們每天走了多少步的?
 
● 最開(kāi)始的機(jī)械式計(jì)步器的原理是什么?
 
中國(guó)電子科學(xué)研究院工程師廖勇表示,“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。因?yàn)槿嗽谧呗返臅r(shí)候是會(huì)把那個(gè)擺錘帶著動(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。”
 
● 智能手環(huán)和計(jì)步軟件的工作原理是什么?
 
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?
 
廖勇解釋道:“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)加速度傳感器,可以測(cè)量手機(jī)或者是手環(huán)在三個(gè)不同方向上的加速度。然后通過(guò)對(duì)這個(gè)加速度的值進(jìn)行計(jì)算,就可以大概測(cè)出走路的步數(shù)。”
 
計(jì)步器是怎么知道我們走了多少步的?
 
● 那么,這種加速度傳感器是怎么知道我們走路的步數(shù)呢?
 
“有一種特殊的材料,叫壓電陶瓷材料,根據(jù)作用在上面力的大小產(chǎn)生不同的形變,就可以產(chǎn)生不同的電壓變化,通過(guò)作用在上面的力來(lái)測(cè)量出加速度,然后通過(guò)加速度就能夠判斷出人在走路的時(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。”廖勇表示。
 
● 如何分辨手晃還是走路產(chǎn)生的晃動(dòng)?
 
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?
 
廖勇表示,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)。如果人拿著手機(jī)在晃的話,頻率會(huì)非???。其次,(晃動(dòng))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(guò)這兩個(gè)方面,就能夠判斷出來(lái)到底是人拿著手機(jī)在晃,還是真正的一個(gè)人在走。
 
● 加速度傳感器應(yīng)用有什么?
 
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。
 
廖勇介紹說(shuō):“車上的安全氣囊為什么會(huì)彈起來(lái)?車開(kāi)到一定速度以上,然后突然停下來(lái),安全氣囊就會(huì)彈出來(lái),這實(shí)際上是有一個(gè)加速度傳感器在測(cè)量車在前進(jìn)方向的加速度。通過(guò)一個(gè)量的變化,來(lái)判斷現(xiàn)在應(yīng)不應(yīng)該把安全氣囊彈出來(lái)。”
 
此外,加速度傳感器還可以應(yīng)用在橋梁的健康監(jiān)測(cè)中。傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù),通信技術(shù)并稱為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱。航天運(yùn)載火箭上,采用的傳感器達(dá)2000多個(gè);一架民航客機(jī)所用的傳感器也有上千個(gè)??梢哉f(shuō),任何自動(dòng)控制裝置和系統(tǒng)都離不開(kāi)傳感器技術(shù)。
 
 
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