計步器是怎麼知道我們走了多少步的？謎底揭曉…

如今，每個人都非常關注健康。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？它是怎麼知道我們每天走了多少步的？

機械式計步器 原理類似擺錘

廖勇，是中國電子科學研究院工程師。他表示，「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。因為人在走路的時候是會把那個擺錘帶著動。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。」

智能手環和計步軟體的工作原理是什麼？

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里的計步軟體也是這個原理嗎？

廖勇解釋道：「現在的手機手環裡面，它一般是用一個非常小的晶元，叫三軸加速度感測器。通過這個加速度感測器，可以測量手機或者是手環在三個不同方向上的加速度。然後通過對這個加速度的值進行計算，就可以大概測出走路的步數。」

那麼，這種加速度感測器是怎麼知道我們走路的步數呢？

「有一種特殊的材料，叫壓電陶瓷材料，根據作用在上面力的大小產生不同的形變，就可以產生不同的電壓變化，通過作用在上面的力來測量出加速度，然後通過加速度就能夠判斷出人在走路的時候，他是在哪個方向進行運動，或者說頻率大概是多少。」廖勇表示。

如何分辨手晃還是走路產生的晃動？

可是，如果用手搖晃手機，也會產生加速度，這個感測器是怎麼分辨手晃和走路的區別的呢？

廖勇表示，人走路的時候，頻率一定是在某一個範圍之內的。比方說，一秒鐘跨出多少步，或者說一分鐘只能走出多遠。如果人拿著手機在晃的話，頻率會非常快。其次，（晃動）加速度變化比人在走路的加速度變化要大得多。基本上通過這兩個方面，就能夠判斷出來到底是人拿著手機在晃，還是真正的一個人在走。

加速度感測器應用廣泛

其實，計步功能只是加速度感測器的一部分應用。在車輛安全、橋樑健康等方面，加速度感測器都有著非常重要的作用。

廖勇介紹說：「車上的安全氣囊為什麼會彈起來？車開到一定速度以上，然後突然停下來，安全氣囊就會彈出來，這實際上是有一個加速度感測器在測量車在前進方向的加速度。通過一個量的變化，來判斷現在應不應該把安全氣囊彈出來。」

此外，加速度感測器還可以應用在橋樑的健康監測中。感測器技術與計算機技術，通信技術並稱為現代信息技術的三大支柱。航天運載火箭上，採用的感測器達2000多個；一架民航客機所用的感測器也有上千個。可以說，任何自動控制裝置和系統都離不開感測器技術。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！