手机、手环、计步器,是如何知道我们每天走了多少步的?

百家 作者:电脑报 2021-08-18 16:54:18 阅读:186

如今,每个人都非常关注健康。不管是出门佩戴手环、计步器,还是拿手机记录行走步数,已经成为很多人的生活习惯。可是,计步器到底是怎么工作的?它又是如何知道我们每天走了多少步的?


机械式计步器原理类似摆锤


中国电子科学研究院工程师 廖勇:最开始的计步器是机械式的,原理其实很简单,就跟摆锤一样。因为人在走路的时候会带着摆锤动,它动一下,基本上就是人在走一步。摆锤和金属接触通电,就记了一步。



智能手环和计步软件的工作原理?


那么,现在流行的智能手环和手机里的计步软件也是这个原理吗?


中国电子科学研究院工程师 廖勇:现在的手机手环里面,一般是用一个非常小的芯片——三轴加速度传感器。通过这个加速度传感器,可以测量手机或者是手环在三个不同方向上的加速度。通过对加速度的值进行计算,就可以大概测出走路的步数。



这种加速度传感器是怎么知道我们走路的步数呢?


中国电子科学研究院工程师 廖勇:有一种特殊的材料,叫压电陶瓷材料,根据作用在上面的力的大小产生不同的形变,就可以产生不同的电压变化。通过作用在上面的力来测量出加速度,然后通过加速度判断出人在走路时是在哪个方向进行运动,或者说频率大概是多少。


如何分辨手晃还是走路产生的晃动?


如果用手摇晃手机,也会产生加速度,这个传感器是怎么分辨手晃和走路的区别呢?


廖勇表示,人在走路的时候,频率一定是在某一个范围之内的。比方说,一秒钟跨出多少步,或者说一分钟只能走出多远。如果人拿着手机在晃的话,频率会非常快。其次,晃动的加速度变化比人在走路的加速度变化要大很多。基本上通过这两个方面,就能够判断出到底是人拿着手机在晃,还是真正在行走。



加速度传感器应用广泛


其实,计步功能只是加速度传感器的一部分应用。在车辆安全、桥梁健康等方面,加速度传感器都有着非常重要的作用。


中国电子科学研究院工程师 廖勇:车上的安全气囊为什么会弹起来?车开到一定速度以上,如果突然停下来,安全气囊就会弹出,这实际上是有一个加速度传感器在测量车在前进方向的加速度。通过一个量的变化,来判断现在应不应该把安全气囊弹出来。



此外,加速度传感器还可以应用在桥梁的健康监测中。传感器技术与计算机技术,通信技术并称为现代信息技术的三大支柱。航天运载火箭上,采用的传感器达2000多个;一架民航客机所用的传感器也有上千个。可以说,任何自动控制装置和系统都离不开传感器技术。



(内容来源于科普中国


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