機(jī)械式計(jì)步器 原理類似擺錘

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)很簡單，就跟擺錘一樣。因?yàn)槿嗽谧呗返臅r(shí)候會(huì)帶著擺錘動(dòng)，它動(dòng)一下，基本上就是人在走一步。擺錘和金屬接觸通電，就記了一步。

智能手環(huán)和計(jì)步軟件的工作原理是什么？

那么，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，一般是用一個(gè)非常小的芯片——三軸加速度傳感器。通過這個(gè)加速度傳感器，可以測量手機(jī)或者是手環(huán)在三個(gè)不同方向上的加速度。通過對(duì)加速度的值進(jìn)行計(jì)算，就可以大概測出走路的步數(shù)。

這種加速度傳感器是怎么知道我們走路的步數(shù)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，然后通過加速度判斷出人在走路時(shí)是在哪個(gè)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，或者說頻率大概是多少。

如何分辨手晃還是走路產(chǎn)生的晃動(dòng)？

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)別呢？

廖勇表示，人在走路的時(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)。如果人拿著手機(jī)在晃的話，頻率會(huì)非?？臁Ｆ浯?，晃動(dòng)的加速度變化比人在走路的加速度變化要大很多。基本上通過這兩個(gè)方面，就能夠判斷出到底是人拿著手機(jī)在晃，還是真正在行走。

加速度傳感器應(yīng)用廣泛

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？車開到一定速度以上，如果突然停下來，安全氣囊就會(huì)彈出，這實(shí)際上是有一個(gè)加速度傳感器在測量車在前進(jìn)方向的加速度。通過一個(gè)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(gè)；一架民航客機(jī)所用的傳感器也有上千個(gè)?？梢哉f，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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