計步器是計步工作原理解析

這張表后面的機(jī)械原理你知道嗎？

首先我們需要知道計步器怎么知道我們走了多少步呢？

如今，每個人都非常關(guān)注健康。而運(yùn)動正是健康最重要的手段。不管是出門佩戴手環(huán)、計步器，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：“最開始的計步器是機(jī)械式的，原理其實(shí)很簡單，就跟擺錘一樣的。因?yàn)槿嗽谧呗返臅r候是會把那個擺錘帶著在動，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。”

原來，計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)里的計步軟件也是這個原理嗎？

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，它一般是用一個非常小的芯片，叫三軸加速度傳感器，通過這個傳感器可以測量手機(jī)或者是手環(huán)在三個不同的方向上的加速度，然后通過這個加速度的值進(jìn)行一些算法的運(yùn)算，然后統(tǒng)計就可以知道大概可以測出來走路的步數(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量出加速度，然后通過加速度能夠判斷出這個人是走路的時候，他是在哪個方向進(jìn)行運(yùn)動，或者說頻率大概是多少?！?/p>

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？

中國電子科學(xué)研究院工程師廖勇：“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)。如果人的手拿著手機(jī)在晃的話，第一個晃的頻率會非常的快，第二個拿著手機(jī)晃的時候，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，還是真正的一個人在走。”

其實(shí)計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，安全氣囊就會彈出來，實(shí)際上是有一個加速度傳感器在測量車在前進(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可以應(yīng)用的地方是橋梁的一些健康的監(jiān)測，因?yàn)闃蛄弘m然看起來是硬的，實(shí)際上是會有一些形變的，可以有些變化，但是每個橋梁的變化它不能以某一個頻率來發(fā)生這種振動，因?yàn)樗绻钱a(chǎn)生跟這個橋梁的固有頻率產(chǎn)生共振，會對橋梁的結(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量橋梁的振動，然后能夠判斷出振動是不是在可以允許的范圍之內(nèi)的?！?/p>

傳感器技術(shù)與計算機(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)。

想必有的朋友在大學(xué)階段應(yīng)該必修過《傳感器與檢測技術(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技術(shù)的實(shí)用科學(xué)，在現(xiàn)代檢測與控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用。