测步数传感器 「物理揭秘」你每天走了 计步器怎么知道我们走了多少步呢？

「物理揭秘」你每天走了 计步器怎么知道我们走了多少步呢？

计步器怎么知道我们走了多少步呢？

如今，每个人都非常关注健康。而运动正是健康最重要的手段。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呢？是怎么知道我们每天走了多少步的呢？

中国电子科学研究院工程师廖勇：“最开始的计步器是机械式的，原理其实很简单，就跟摆锤一样的。因为人在走路的时候是会把那个摆锤带着在动，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。”

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？

中国电子科学研究院工程师廖勇：“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，通过这个传感器可以测量手机或者是手环在三个不同的方向上的加速度，然后通过这个加速度的值进行一些算法的运算，然后统计就可以知道大概可以测出来走路的步数。”

那么这种传感器是怎么知道我们走路的步数的呢？

中国电子科学研究院工程师廖勇：“有一种特殊的材料，叫压电陶瓷材料，根据作用在上面的力的大小产生不同的形变，就可以产生不同的电压的变化，就可以通过作用在上面的力来测量出加速度，然后通过加速度能够判断出这个人是走路的时候，他是在哪个方向进行运动，或者说频率大概是多少。”

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？

中国电子科学研究院工程师廖勇：“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。如果人的手拿着手机在晃的话，第一个晃的频率会非常的快，第二个拿着手机晃的时候，加速度变化是比人在走路的加速度变化要大的多的，基本上通过这两个方面，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。”

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。

中国电子科学研究院工程师廖勇：“车上的安全气囊为什么会弹起来，车开到一定的速度之上然后突然停下来，安全气囊就会弹出来，实际上是有一个加速度传感器在测量车在前进的方向负加速度，或者说从很快的速度突然变得停下来，一个量的变化，来判断说现在应不应该把安全气囊弹出来。

加速度传感器另外一个可以应用的地方是桥梁的一些健康的监测，因为桥梁虽然看起来是硬的，实际上是会有一些形变的，可以有些变化，但是每个桥梁的变化它不能以某一个频率来发生这种振动，因为它如果是产生跟这个桥梁的固有频率产生共振，会对桥梁的结构健康产生影响。

所以就可以在桥梁地面上，设置一些加速度传感器来测量桥梁的振动，然后能够判断出振动是不是在可以允许的范围之内的。”

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)

手机为啥能记录步数？这场科普活动告诉你“传感器的秘密”

来源：【上游新闻-重庆晨报】

手机为什么能根据环境变化自动调整屏幕亮度？微信步数如何记录我们的日常行动？为什么摇晃手机就能控制游戏角色的奔跑跳跃？5月25日下午，在西南大学物理科学与技术学院“手机中的物理”科普体验营活动里，小朋友们通过游戏互动、自制蓝牙音响，体验物理科学的奥秘。

“手机这些强大的功能，都离不开传感器的帮忙。传感器可以理解为人类感官的延伸，帮助我们收集周围环境的各种数据，并进行分析和处理。”西南大学科普空间站指导老师张巧明解释。

为了让小朋友们能更直观地感受到传感器的作用，科普体验营设计了“七上八下”“磁力追踪”“指南指北”等七个互动游戏，小朋友拿着手机亲自测量出了物体的倾斜度、掌声的音量大小和持续时长、精准定位了东南西北……手机正是通过感知和分析周围环境的数据，贯通了现实情况与虚拟数据，逐步适应我们的个性化智能化需求。

移动电子设备绕不开的还有蓝牙。体验营中，小朋友们在志愿者的帮助下亲自拼装蓝牙音箱，并成功将手机连接上了自己制作的蓝牙音响，播放出动人的音乐。大家纷纷与自己的专属音箱合照，留下本次活动的美好记忆。

西南大学物理科学与技术学院副教授王彪老师带领的科研团队，向大家展示了新发明——基于气体放电的多重消毒仪。该仪器拥有核心知识产权，目前已获得3项国家发明专利授权。他们借助全透明的科普仪向大家介绍气体放电相关知识，并直观地展示了等离子体、紫外光和臭氧三重消毒过程。

为响应2024年重庆市科技活动周的安排，重庆市科普基地“西南大学科普空间站”主动策划牵头，联合北碚区科协、重庆物理学会、西南大学物理国家级虚拟仿真实验教学中心、重庆市物理实验教学示范中心等单位协力举办本次活动。

上游新闻记者 宋剑

编辑：邓晞 责编：石亨,张松涛 审核：冯飞

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