科普：测力传感器“风洞天平”是什么？

风宝风宝，你最近在忙什么呢？

我呀，我最近在研究风洞天平呢~

哦？风洞天平？风洞天平是电子秤吗？

哈哈！风洞天平确实是一个秤，但它和秤重量的电子秤不是一回事。风洞天平是一种测力传感器，在风洞中与试验模型和风洞连接。

那它测什么力呢？

风洞天平测量风洞中缩比飞行器模型受到的升力、阻力、侧力和俯仰力矩、滚转力矩、偏航力矩。

这么厉害啊！那测力是为了做什么呢？

给飞行器设计者提供气动力数据参考呗~他们根据试验结果优化飞行器外形，像C919、AG600等飞行器的气动力数据都是从风洞天平中获得的，它们以优异的性能逐梦蓝天，为祖国保驾护航，让人民幸福生活！

听起来好高大上啊！那这些天平都由谁来研制呢？

这个你就问对人了~我们气动院有专业的天平研发团队做这件事情，我给你讲讲我们的历史吧，听完你就知道我们的水平啦~

洗耳恭听！

1955年，我们研制了三分量机械台式天平；

1958年研制了四分量应变天平；

90年代，六分量杆式应变天平形成系列化产品；

1996年，BACS-1500天平自动校准系统获得国家科技进步三等奖；

2015年，六连杆并联全自动天平校准系统研制成功，天平校准时间由原来的12小时缩短至4小时。

这么看来，气动院天平研制在国内处于较早水平，和祖国共成长啊！

是的，不过尽管我们取得了一些成绩，但离新型飞行器的测力要求还有一定差距，我们也在补足短板呢！

哦？是哪方面短板呢？有什么新的突破吗？

有啊！我们正在研制用于螺旋桨滑流试验的旋转轴天平、可实现数据无线采集和传输的无线天平，这些天平马上就能工程化应用了；还启动了用于飞行器动态气动性能测量的动态天平、具有自学习自诊断自修复功能的智能天平研究等等；使用这些天平，可以进一步提高气动力数据的精准度，提高试验效率，我们的飞行器研制水平也会更高。

佩服佩服！希望咱们天平技术发展越来越好，打入国际市场，做世界No. 1！

这也是我们努力的方向，加油！

让我们一起看看天平吧~

用于整机气动力测量的系列化杆式应变天平

用于旋翼类飞行器试验的旋转轴天平

民用盒式应变天平

用于操纵面气动力测量的铰链力矩天平

用于特种风洞试验的光纤天平

浅析：智能设备 3轴、6轴、9轴等多轴传感器的区别

一、前言

关注智能穿戴产品的朋友们，有时候可能会遇到这样的产品介绍：

厂家：“我们的产品升级了，新款从以前的3轴传感器升级到6轴传感器，监测精度提升。”这里面提到的“传感器”究竟是什么东西呢？所谓的几轴又是怎么回事呢？

本文接下来，以3轴传感器作为基础，轴数大于3轴的传感器统称为多轴传感器，展开讲解。

二、传感器

传感器（SENSOR）是一种状态监测的装置，它能感受到被测量的信息，并能将信息按一定规律转换成电信号，进行传输、处理，进而在设备中存储、显示、记录等。常见的传感器类型有很多，比如：小区楼道里使用的声控灯（声音传感器）、电水壶烧开后自动断电（温度传感器）等等，被广泛应用在日常生活的各类产品中。

加速计传感器 示意图

三、三轴传感器

通常来讲，所谓的几轴传感器，一般是泛指：加速度计（ACCELEROMETER）、陀螺仪（GYROSCOPE）、电子罗盘（COMPASS），这三类传感器。

上面提到的三类传感器测量数据方式，类似于中学物理里曾学过的空间中力分解，它们都可以在空间坐标系中分解成为：X、Y、Z三个轴向的数据（区别在于方向不同，有些是沿轴径向，有些是沿轴旋转）。故而，这3类传感器，也可被称为：3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴电子罗盘。这也就是所谓的3轴传感器。

空间单力分解 示意图

三轴传感器 示意图

三个传感器可以测量的数据有所不同，简单来说：

1、加速计

加速计：可以感知任意方向上的加速度，通过测量组件在某个轴向的受力情况来得到结果，表现形式为轴向的加速度大小和方向（X、Y、Z）。通常在运动表中可用作为计步器功能的传感器使用；同时，对于GPS运动表来说，当进入GPS信号盲区时，加速度传感器可以利用类似于惯性导航的原理，保证提供相对精准的运动配速、并推算距离提升GPS运动表的使用体验。

2、陀螺仪

陀螺仪：通过测量自身的旋转运动状态（角速度），判断出设备当前运动状态（向前、向后、向左、向右、向上、向下），不能判断出设备的方位（东、西、南、北）。 陀螺仪在平板电脑或者手机中可以帮助识别手势动作。

3、电子罗盘

电子罗盘：可以测量出当前设备与东、南、西、北四个方向上的夹角。有时候还会见到，一些设备标注装备了：磁力计（Magnetic、M-Sensor），磁力计作用和电子罗盘差不多，都是利用并测量地球磁场的传感器，磁力计测量数据之后需要自己读数，电子罗盘则进一步把测量后的结果显示出来。

电子罗盘是一种重要的导航工具，它可以对GPS信号进行有效补偿，保证导航的定向信息有效，装载电子罗盘的运动表，即使是在GPS信号丢失时，也能做到“丢星不丢向” 。

四、多轴传感器

3轴传感器，是多轴传感器的基础。

所谓的多轴传感器：即通过将上面3类传感器两两结合或者是全部整合，可以满足不同使用环境下对监测精度的要求，进而衍生出更多的用途。在命名方法上一般采用“轴数相加”法，即：3轴传感器+3轴传感器=6轴传感器。

1、六轴传感器

6轴传感器 示意图

​6轴传感器：通常由多种3轴传感器组合而成，有2种组合方式，3轴加速度计+3轴陀螺仪；3轴加速度计+3电子罗盘，可以用于体感游戏、智能手机、飞行游戏、赛车游戏、或者监测运动的跑步豆等。

micoach speed cell

​micoach speed cell 就是典型的6轴传感器设备，可以脱离GPS，为运动表提供精准的跑步中配速、距离信息，有ANT+版本和BLE版本，ANT+版本兼容GARMIN腕表，BLE版本兼容POLAR腕表。

micoach speed cell属于库存产品，一般购买只能通过某黄鱼中古交易渠道。因为是库存产品，所以价位非常超值，之前有一波19元库存在售。坦白讲，在如今：高驰POD2售价599元、佳明配速心率带HRM-PRO售价700元、STRYD售价接近2000元的背景下，micoach小几十元的价格，几乎等于白送。这种方法基本上可以算是：佳明表在无GPS模式下，获得精准配速的极限性价比方案。

某鱼 micoach speed cell 甩卖价

​这里要注意： 高驰Pace2虽然具备ANT+传输协议，但是不支持micoach speed cell传输数据，只能购买自家的POD2（价格599元）。

高驰 POD2

​

2、九轴传感器

9轴传感器示意图

​9轴传感器：就是3轴加速度计+3轴陀螺仪+3轴电子罗盘，通过欧拉角加四元数数据融合后的组合，在飞行器上是广泛应用的。

举个例子来说：当日常佩戴装备加速度计、陀螺仪、电子罗盘的智能穿戴设备时，相当于：加速计知道“我们开始运动了（监测运动中加速度）”，陀螺仪知道“我们在何时转了个身（监测运动中角速度）”、磁力计则知道“我们是运动的具体方向（监测运动方位：东南西北）”。

3、十轴传感器

10轴传感器：就是3轴加速度计+3轴陀螺仪+3轴电子罗盘+气压式高度计 （BAROMETRIC ALTIMETER），通过欧拉角加四元数数据融合后的组合。在旗舰级别的运动腕表，或者旗舰级别的智能穿戴设备上很常见。

VIA. 某运动表厂商产品 硬件说明

​日常如果我们佩戴装配10轴传感器的设备，设备则有能力知道“我们身处在多少海拔的位置时”发生了“朝着什么方向、是否开始运动、转身、等一连串的活动”，可以获得更精确的运动记录能力。

五、最后

（看到这里了，各位，动动手指一波三连再走吧，毕竟我也是认真码字的人了，你们的点赞、关注、转发，又不给钱，是我码字的最大精神支持呢，谢谢大家！）

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