【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？
記步神器：雷布斯小米手環(huán)2
中國電子科學(xué)研究院工程師廖勇：“最開始的計(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，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，就可以通過作用在上面的力來測(cè)量出加速度，然后通過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，比方說一秒鐘跨出多少步，或者說一分鐘只能走出多遠(yuǎn)。如果人的手拿著手機(jī)在晃的話，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，基本上通過這兩個(gè)方面，能夠判斷出來到底是人拿著手機(jī)在晃，還是真正的一個(gè)人在走。”
中國電子科學(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，比方說一秒鐘跨出多少步，或者說一分鐘只能走出多遠(yuǎn)。如果人的手拿著手機(jī)在晃的話，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，基本上通過這兩個(gè)方面，能夠判斷出來到底是人拿著手機(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。中國電子科學(xué)研究院工程師廖勇：“車上的安全氣囊為什么會(huì)彈起來，車開到一定的速度之上然后突然停下來，安全氣囊就會(huì)彈出來，實(shí)際上是有一個(gè)加速度傳感器在測(cè)量車在前進(jìn)的方向負(fù)加速度，或者說從很快的速度突然變得停下來，一個(gè)量的變化，來判斷說現(xiàn)在應(yīng)不應(yīng)該把安全氣囊彈出來。
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。”
想必有的朋友在大學(xué)階段應(yīng)該必修過《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》這門課程，它是工科電氣信息類專業(yè)的重要專業(yè)課，是研究傳感器與檢測(cè)技術(shù)的實(shí)用科學(xué)，在現(xiàn)代檢測(cè)與控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用。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)。可以說，任何自動(dòng)控制裝置和系統(tǒng)都離不開傳感器技術(shù)。
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