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检测心率的传感器 智能穿戴中都有哪些传感器?了解这十个就够了

发布时间:2024-11-24 06:11:01

智能穿戴中都有哪些传感器?了解这十个就够了

如果你了解智能穿戴的话,应该对其中内置的传感器都不陌生,比如大家非常熟悉的光学心率传感器,而正是因为光学心率传感器的普及,也让心率监测的成本变得更低,而且我们也在越来越多的智能穿戴设备中见到了它的身影。那么除了常见的心率传感器之外,还有哪些隐藏在智能穿戴设备内部的传感器呢?而它们又有着怎么功能呢?今天我们就来仔细盘点一下。

1、加速度传感器

在智能手环的传感器中,运动传感器最为基础,它包括了加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘传感器、大气压传感器等,其中加速度传感器和陀螺仪应该是大家都比较熟悉的两个,通过测量方向和加速度力量,判断设备是否移动,从而达到计步的目的,而通过收集的数据匹配用户正在进行的运动类型,进而监测用户的步行数、卡路里消耗量等,实现智能设备最基本的功能。

2、光学心率传感器

光学心率传感器是智能手环最常用的心率监测装置,当电容灯光射向皮肤,透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号再经过电信号转换成数字信号,再根据血液的吸光率就能测算出心率,随着成本的不断降低,光学心率传感器已经成为智能穿戴设备中最为普及的传感器之一。

3、生物电阻抗传感器

作为另一种监测心率的传感器,生物电阻抗传感器在智能手环中比较常见,例如曾经的Jawbone UP3手环中就采用这种方式来监测心率。其原理也比较容易理解,它可通过生物肌体自身阻抗来实现血液流动监测,并转化为具体的心率、呼吸率及皮电反应指数,是一种更先进的综合生物传感器。

不过这个方法的缺点也比较明显,比如电路比较复杂、占PCB空间比较大、易受电磁干扰、测量时传感器必须紧贴皮肤等,所以目前在智能手环中已经比较少用到了。

4、全球定位系统(GPS)

手机的定位大家都比较熟悉,不过定位系统在智能手环或手表中的普及率并不算很高,只有一些专业级的运动手环或手表才具备GPS芯片,而且由于成本较高,此类产品的的价格也会更高。比如佳明fenix5X,其中便内置了GPS、GLONASS、北斗卫星定位系统,它可以用于记录用户的地理位置、跑步路线,实现轨迹规划、航迹返航,对于喜欢户外运动的人群来说是绝对的刚需。

5、皮电反应传感器

皮电反应传感器是一种更高级的生物传感器,用来测量人的唤醒度的,而唤醒度经过大量科研实验证明是和人的关注度和参与度紧密联系在一起的,通常配备在一些可以监测汗水水平的设备上。专业的角度来讲,人体的皮肤电阻、电导随皮肤汗腺机能变化而改变,这些可测量的皮肤电改变称之为皮电活动(EDA)。心理生理学家对心理上引起的汗腺活动进行测量,来研与之相关的心理活动,这也是一些手环可以提供用户心情指数的重要依据。

6、温度传感器

顾名思义,温度传感器主要用于检测用户表皮的温度,它通过与用户皮肤的直接接触,测量出皮肤的表层温度,不过由于手表佩戴方式决定了,体表温度并不能够代替体温,而仅仅能够作为一种间接地参考数据,同时在智能手环中应用的相对来说还比较少。

7、气压传感器

气压传感器大家应该也比较熟悉,它可以测量用户所在位置的气压大小,从而计算出海拔高度,在运动手表或手环中应用比较普遍,通过在运动过程中微弱的气压变化来计算出所在位置的高度变化,同时精确度在10层楼的高度运动过程中可以控制在10CM以内,大到攀岩、小到爬楼梯的数据都可以实现监测,也是专业运动手表中不可或缺的传感器之一。

8、电容传感器

这个相对来说可能很少被提及,不过应用的其实很广,例如很多手环有一个脱腕检测功能,其实就是利用电容传感器监测到电容电压的变化,从配合算法自动检测用户是否佩戴手环,及时给予用户提醒,甚至还能起到一定的防丢作用。此外,电容传感器其实还可以避免没有佩戴手环场景下的睡眠误判、心率监测等。

9、霍尔传感器

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,它在手环或耳机中都有应用。它主要通过手环腕带上内置磁铁,感应耳机或腕带之间磁通量的变化,判断耳机或手表/手环是处于佩戴的状态,同时也可以控制耳机的播放/暂停,实现“摘下即停、戴上即听”的功能。

10、环境光传感器

在智能穿戴产品中,智能手表的续航一直是一个痛点,而为了进一步延长续航,环境光传感器几乎成为了智能手表的标配之一。在原理方面,环境光传感器可以感知周围光线情况,并告知处理芯片自动调节显示器背光亮度,降低产品的功耗,同时环境光传感器也被广泛应用在手机、笔记本、平板电脑等移动设备上。

总结:

以上就是是个在智能穿戴产品中经常会被提及的传感器,也正是因为在智能穿戴产品中集合了如此之多的传感器,才让智能穿戴设备拥有了众多个性化的功能,了解这些功能背后的传感器,也更有助于我们了解智能穿戴类产品,在购买时也能够根据自己的需求,选择出最合适的产品。■

本文编辑:马景东

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宜准 C022Pro 心率臂带测试:精准度靠谱!

最近很多跑友向晓明哥反馈:间歇训练时,希望能够获得更精准的心率采集数据,有什么解决办法?

晓明哥推荐跑者在间歇训练时外接心率带,可选择ECG胸式心率带与光电心率臂带。

ECG胸式心率带广泛应用于运动心率监测,是广大严肃跑者进行强度课训练时的最爱之一。

但一些跑步女生向晓明哥发信息求助:跑步训练时,佩戴胸式心率带,运动Bra下方的皮肤很容易磨破,一流汗就疼,希望晓明哥能推荐更亲肤的心率带,而心率臂带可以很好地解决女生的尴尬问题。

但很多跑者会有这么一个疑问,光电跑表与光电心率臂带都采用了心率传感器通,原理相同,都是通过皮下毛细血管的血流情况来监测心率。

为什么心率臂带的准确性可以媲美ECG心率胸带?

秘密在于佩戴位置。

心率臂带佩戴在上手臂,上手臂摆臂幅度相较于下手臂小,为光电心率传感器提供了最佳的心率数据采集位置。

晓明哥评测过诸多胸式心率带与心率臂带,例如博能的Polar Verity Sense 运动臂带、高驰的COROS心率臂带、宜准的EZON C009Pro心率带。

今天晓明哥邀请小帅一起为大家测试一款由宜准出品的最新心率臂带:EZON C022Pro。

EZON C022Pro光电心率臂带

参数指标

1、光学心率模组

EZON C022Pro心率臂带采用了与EZON旗舰跑表R7专注者一样的四通道光学心率模组,并保留了R7广受好评的对称式菲涅尔光学透镜结构设计,增强光电信号。

机身背面可以看到3D 弧形光学心率后盖设计,这样可以与大臂皮肤贴合更紧密。

C022Pro融合光学心率测量与其他传感器技术,可以杜绝运动伪影对心率信号的干扰。

2、多设备连接

C022Pro心率臂带可与宜准手表及APP实现无缝连接,并可以同时与三台设备配对,两台蓝牙设备+一台ANT+设备,可以支持其他品牌主流的手表,其他支持蓝牙连接或ANT+连接的动感单车、 划船机、码表、跑步机,实现心率数据多设备共享。

3、电量持久续航

心率臂带电量持久,充满电的情况下,每天运动1小时,可连续使用30天。电量不足时,可用磁吸式USB充电线快速充电。

4、佩戴无感舒适

可机洗弹性带,柔软织物材质亲肤透气。主机12.2g+臂带6.8g仅重19g,整机轻薄无感,够舒服。

5、穿脱更方便

弹性带具备持久弹性,可自由调整大小,完美贴合手臂。穿脱更方便。

6、防水性能

30M防水性能

7、支持的运动项目

☑ 跑步

☑ 力量训练

☑ 有氧运动

☑ 瑜伽

☑ HIIT

☑ 椭圆机

☑ 划船机

☑ 登山

☑ 滑雪

☑ 游泳

宜准心率臂带是目前少数几个能实现游泳时的心率采集的心率臂带,将心率臂带机身与泳镜的镜带如图所示连接,就可以实现游泳的心率采集,这是宜准心率臂带很吸引人的性能。

C022Pro心率臂带

准确性测试

晓明哥与小帅同学一起来完成这个测试,测试方案为:

训练计划:

2公里热身+9x(3分钟间歇跑+1分钟恢复跑)+1.2公里冷身跑训练

测试设备:

佳明 Forerunner965+Polar H10胸式心率带 VS 高驰Pace3+宜准 EZON C022Pro心率臂带

测试结果

1、平均心率与最大心率对比

高驰Pace3+宜准EZON C022Pro心率臂带平均心率148,最大165

佳明 Forerunner965+Polar H10胸式心率带心率148,最大165

结论:两个数值一致

2、时间序列上的心率对比

将两个设备的心率数据按照时间序列叠加上,间歇跑的心率变化,最能体现宜准EZON C022Pro的心率精准度及采集的及时性。

首先看到,两个心率的曲线几乎在时间序列上吻合,说明C022Pro的心率精准度可以媲美Polar H10胸式心率带。

晓明哥选择了第一个间歇跑三个时间点的心率来分析。

第一个时间点是6点,从热身跑转为间歇跑,C022Pro与Polar H10心率值同为130。

第二个时间点是6点03分,间歇跑结束这个时点,心率上升,C022Pro与Polar H10采集到的心率值同为154。

第三个时间点为6点04分30秒,由于是第一组间歇,小帅恢复时间用了1分30秒,这是一个心率下降阶段,让我们看看小美的恢复心率,C022Pro采集到的心率值为141,Polar H10采集到的心率值为142,相差1。

结论:

小帅对C022Pro心率臂带的精确性很满意,并向晓明哥反馈,C022Pro佩戴起来舒适、方便,无论是连接高驰表、佳明表以及宜准自家的跑表,都很顺畅。

在晓明哥的课表中,室内跑步训练,也是一个重要组成部分,通常设计为力量训练,在天气不理想的情况下,会将户外跑步安排为跑步机训练,交叉训练会安排自行车与划船机。

C022Pro心率臂带可以将心率数据将心率采集数据发射到这些设备上,可以在设备上显示实时心率数据,有效监控训练强度及课表的完成。

C022Pro心率臂带的技术参数表

当小美得知C022Pro心率臂带的售价为299元人民币时,直呼良心价,这个精准度及超平民定价,小美爱了。

总结

宜准作为一家深耕跑步穿戴设备的研发型中国品牌,不断为跑者提供高性价比的专业跑表如R7专注者及丰富的外接心率解决方案,例如广受好评的ECG胸式心率带C009P Rro。

这次C022Pro心率臂带的推出为广大核心跑者及女性跑者提供了一个极有性价比的外接心率臂带的选择。

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