你每天走了多少步，手机是如何知道的？关键就在…
如今 ， 每个人都非常关注健康 。 不管是出门佩戴手环、计步器 ， 还是拿手机 ， 记录自己行走的步数 ， 已经是很多人的生活习惯了 。 可是 ， 计步器到底是怎么工作的？它是怎么知道我们每天走了多少步的？机械式计步器 原理类似摆锤
中国电子科学研究院工程师廖勇表示 ， “最开始的计步器是机械式的 ， 原理其实很简单 ， 就跟摆锤一样 。 因为人在走路的时候是会把那个摆锤带着动 。 它动一下 ， 基本上就是人在走一步 。 然后摆锤动一下 ， 和金属接触通电 ， 就记了一步 。 ”
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智能手环和计步软件的工作原理是什么？
原来 ， 计步器是依靠摆锤与金属的接触 ， 才能记录我们的步数 ， 可是现在流行的智能手环和手机里的计步软件也是这个原理吗？
廖勇解释道：“现在的手机手环里面 ， 它一般是用一个非常小的芯片 ， 叫三轴加速度传感器 。 通过这个加速度传感器 ， 可以测量手机或者是手环在三个不同方向上的加速度 。 然后通过对这个加速度的值进行计算 ， 就可以大概测出走路的步数 。 ”
那么 ， 这种加速度传感器是怎么知道我们走路的步数呢？
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“有一种特殊的材料 ， 叫压电陶瓷材料 ， 根据作用在上面力的大小产生不同的形变 ， 就可以产生不同的电压变化 ， 通过作用在上面的力来测量出加速度 ， 然后通过加速度就能够判断出人在走路的时候 ， 他是在哪个方向进行运动 ， 或者说频率大概是多少 。 ”廖勇表示 。
如何分辨手晃还是走路产生的晃动？
可是 ， 如果用手摇晃手机 ， 也会产生加速度 ， 这个传感器是怎么分辨手晃和走路的区别的呢？
【你每天走了多少步，手机是如何知道的？关键就在…】廖勇表示 ， 人走路的时候 ， 频率一定是在某一个范围之内的 。 比方说 ， 一秒钟跨出多少步 ， 或者说一分钟只能走出多远 。 如果人拿着手机在晃的话 ， 频率会非常快 。 其次 ， （晃动）加速度变化比人在走路的加速度变化要大得多 。 基本上通过这两个方面 ， 就能够判断出来到底是人拿着手机在晃 ， 还是真正的一个人在走 。
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加速度传感器应用广泛
其实 ， 计步功能只是加速度传感器的一部分应用 。 在车辆安全、桥梁健康等方面 ， 加速度传感器都有着非常重要的作用 。
廖勇介绍说：“车上的安全气囊为什么会弹起来？车开到一定速度以上 ， 然后突然停下来 ， 安全气囊就会弹出来 ， 这实际上是有一个加速度传感器在测量车在前进方向的加速度 。 通过一个量的变化 ， 来判断现在应不应该把安全气囊弹出来 。 ”
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此外 ， 加速度传感器还可以应用在桥梁的健康监测中 。 传感器技术与计算机技术 ， 通信技术并称为现代信息技术的三大支柱 。 航天运载火箭上 ， 采用的传感器达2000多个；一架民航客机所用的传感器也有上千个 。 可以说 ， 任何自动控制装置和系统都离不开传感器技术 。
（来源：科普中国微信公众号 编辑：刘翔玉）
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