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    在朋友圈“曬”的步數(shù),原來背后原理這么高大上!

    央視財(cái)經(jīng) 2017-08-17 13:21:03

    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(jì)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(jì)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?

    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(jì)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(jì)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(jì)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。”

    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。”

    專家還表示,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。”

    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;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)。

    來源:央視財(cái)經(jīng)微信(ID:cctvyscj)《老爸全知道》欄目

    責(zé)編 王曉波

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