【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。可是，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)。”
● 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)非常快。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)。可以說(shuō)，任何自動(dòng)控制裝置和系統(tǒng)都離不開傳感器技術(shù)。
推薦閱讀：
