你每天走了多少步，微信是怎么知道的？

計(jì)步器怎么知道我們走了多少步呢？

中國(guó)電子科學(xué)研究院工程師廖勇：“最開(kāi)始的計(jì)步器是機(jī)械式的，原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，就跟擺錘一樣的。因?yàn)槿嗽谧呗返臅r(shí)候是會(huì)把那個(gè)擺錘帶著在動(dòng)，它動(dòng)一下基本上就是人在走一步，然后擺錘動(dòng)一下，和金屬接觸通電，就記了一步?！?/p>

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)，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(gè)原理嗎？

廖勇：“現(xiàn)在的手機(jī)手環(huán)里面，它一般是用一個(gè)非常小的芯片，叫三軸加速度傳感器，通過(guò)這個(gè)傳感器可以測(cè)量手機(jī)或者是手環(huán)在三個(gè)不同的方向上的加速度，然后通過(guò)這個(gè)加速度的值進(jìn)行一些算法的運(yùn)算，然后統(tǒng)計(jì)就大概可以測(cè)出來(lái)走路的步數(shù)?！?/p>

這種傳感器是怎么知道我們走路的步數(shù)的呢？

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(guò)作用在上面的力來(lái)測(cè)量出加速度，然后通過(guò)加速度就能夠判斷出這個(gè)人走路的時(shí)候，他是在哪個(gè)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，或者說(shuō)頻率大概是多少?！?/p>

如果用手搖晃手機(jī)，也會(huì)產(chǎn)生加速度，那么這個(gè)傳感器是怎么分辨手晃和走路的區(qū)別的呢？

廖勇：“人走路的時(shí)候，頻率一定是在某一個(gè)范圍之內(nèi)的，比方說(shuō)一秒鐘跨出多少步，或者說(shuō)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，晃的頻率會(huì)非常的快；第二，拿著手機(jī)晃的時(shí)候，加速度變化是比人在走路的加速度變化要大得多的，基本上通過(guò)這兩個(gè)方面，就能夠判斷出來(lái)到底是人拿著手機(jī)在晃，還是真正的一個(gè)人在走?！?/p>

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(chē)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。

廖勇：“車(chē)上的安全氣囊為什么會(huì)彈起來(lái)，車(chē)開(kāi)到一定的速度之上然后突然停下來(lái)，安全氣囊就會(huì)彈出來(lái)，實(shí)際上是有一個(gè)加速度傳感器在測(cè)量車(chē)在前進(jìn)的方向負(fù)加速度，或者說(shuō)從很快的速度突然變得停下來(lái)，一個(gè)量的變化，來(lái)判斷說(shuō)現(xiàn)在應(yīng)不應(yīng)該把安全氣囊彈出來(lái)?！?/p>

“加速度傳感器另外一個(gè)可以應(yīng)用的地方是橋梁的一些健康的監(jiān)測(cè)，因?yàn)闃蛄弘m然看起來(lái)是硬的，實(shí)際上是會(huì)有一些形變的，可以有些變化，但是每個(gè)橋梁的變化它不能以某一個(gè)頻率來(lái)發(fā)生這種振動(dòng)，因?yàn)樗绻钱a(chǎn)生跟這個(gè)橋梁的固有頻率產(chǎn)生共振，會(huì)對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)健康產(chǎn)生影響?！?/p>

“所以就可以在橋梁地面上，設(shè)置一些加速度傳感器來(lái)測(cè)量橋梁的振動(dòng)，然后能夠判斷出振動(dòng)是不是在可以允許的范圍之內(nèi)的?！?/p>