計步器怎麼知道我們走了多少步呢？

如今，每個人都非常關注健康。而運動正是健康最重要的手段。不管是出門佩戴手環、計步器，還是拿手機，記錄自己行走的步數，已經是很多人的生活習慣了。可是，計步器到底是怎麼工作的呢？是怎麼知道我們每天走了多少步的呢？

中國電子科學研究院工程師廖勇：“最開始的計步器是機械式的，原理其實很簡單，就跟擺錘一樣的。因為人在走路的時候是會把那個擺錘帶着在動，它動一下基本上就是人在走一步，然後擺錘動一下，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，可是現在流行的智能手環和手機裡的計步軟件也是這個原理嗎？

中國電子科學研究院工程師廖勇：“現在的手機手環裡面，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或者是手環在三個不同的方向上的加速度，然後通過這個加速度的值進行一些算法的運算，然後統計就可以知道大概可以測出來走路的步數。”

那麼這種傳感器是怎麼知道我們走路的步數的呢？

中國電子科學研究院工程師廖勇：“有一種特殊的材料，叫壓電陶瓷材料，根據作用在上面的力的大小産生不同的形變，就可以産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，然後通過加速度能夠判斷出這個人是走路的時候，他是在哪個方向進行運動，或者說頻率大概是多少。”

可是，如果用手搖晃手機，也會産生加速度，這個傳感器是怎麼分辨手晃和走路的區别的呢？

中國電子科學研究院工程師廖勇：“人走路的時候，頻率一定是在某一個範圍之内的，比方說一秒鐘跨出多少步，或者說一分鐘隻能走出多遠。如果人的手拿着手機在晃的話，第一個晃的頻率會非常的快，第二個拿着手機晃的時候，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着手機在晃，還是真正的一個人在走。”

其實計步功能隻是加速度傳感器的一部分應用。在車輛安全、橋梁健康等方面，加速度傳感器都有着非常重要的作用。

中國電子科學研究院工程師廖勇：“車上的安全氣囊為什麼會彈起來，車開到一定的速度之上然後突然停下來，安全氣囊就會彈出來，實際上是有一個加速度傳感器在測量車在前進的方向負加速度，或者說從很快的速度突然變得停下來，一個量的變化，來判斷說現在應不應該把安全氣囊彈出來。

加速度傳感器另外一個可以應用的地方是橋梁的一些健康的監測，因為橋梁雖然看起來是硬的，實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生這種振動，因為它如果是産生跟這個橋梁的固有頻率産生共振，會對橋梁的結構健康産生影響。

所以就可以在橋梁地面上，設置一些加速度傳感器來測量橋梁的振動，然後能夠判斷出振動是不是在可以允許的範圍之内的。”

傳感器技術與計算機技術，通信技術并稱為現代信息技術的三大支柱。航天運載火箭上，采用的傳感器達2000多個；一架民航客機所用的傳感器也有上千個。可以說，任何自動控制裝置和系統都離不開傳感器技術。

來源：科普中國

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