計(jì)步器是怎么知道我們走了多少步的?
發(fā)布時間:2018-11-16 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】如今,每個人都非常關(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??墒牵?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?
● 最開始的機(jī)械式計(jì)步器的原理是什么?
中國電子科學(xué)研究院工程師廖勇表示,“最開始的計(jì)步器是機(jī)械式的,原理其實(shí)很簡單,就跟擺錘一樣。因?yàn)槿嗽谧呗返臅r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。然后擺錘動一下,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,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,它一般是用一個非常小的芯片,叫三軸加速度傳感器。通過這個加速度傳感器,可以測量手機(jī)或者是手環(huán)在三個不同方向上的加速度。然后通過對這個加速度的值進(jìn)行計(jì)算,就可以大概測出走路的步數(shù)。”
● 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,通過作用在上面的力來測量出加速度,然后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(jìn)行運(yùn)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(chǎn)生的晃動?
可是,如果用手搖晃手機(jī),也會產(chǎn)生加速度,這個傳感器是怎么分辨手晃和走路的區(qū)別的呢?
廖勇表示,人走路的時候,頻率一定是在某一個范圍之內(nèi)的。比方說,一秒鐘跨出多少步,或者說一分鐘只能走出多遠(yuǎn)。如果人拿著手機(jī)在晃的話,頻率會非???。其次,(晃動)加速度變化比人在走路的加速度變化要大得多?;旧贤ㄟ^這兩個方面,就能夠判斷出來到底是人拿著手機(jī)在晃,還是真正的一個人在走。
● 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:“車上的安全氣囊為什么會彈起來?車開到一定速度以上,然后突然停下來,安全氣囊就會彈出來,這實(shí)際上是有一個加速度傳感器在測量車在前進(jìn)方向的加速度。通過一個量的變化,來判斷現(xiàn)在應(yīng)不應(yīng)該把安全氣囊彈出來。”
此外,加速度傳感器還可以應(yīng)用在橋梁的健康監(jiān)測中。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;一架民航客機(jī)所用的傳感器也有上千個??梢哉f,任何自動控制裝置和系統(tǒng)都離不開傳感器技術(shù)。
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