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            從手環計步功能淺看加速度傳感器的應用

            作者:深圳銘之光 發布時間:2018-10-30 16:17:46
              如今,每個人都非常關注健康。不管是佩戴手環、計步器,還是拿手機記錄自己行走的步數,已經是很多人的生活習慣了??墒?,計步器到底是怎么工作的?它是怎么知道我們每天走了多少步的?
             


            智能手環通常都會內置三軸加速度傳感器芯片
             
              中國電子科學研究院工程師廖勇表示,最開始的計步器是機械式的,原理其實很簡單,就跟擺錘一樣。因為人在走路的時候是會把那個擺錘帶著動。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。
             
              那現在流行的智能手環和手機里的計步軟件也是這個原理嗎?
             
              廖勇解釋說,現在的手機手環里面,它一般是用一個非常小的芯片,叫三軸加速度傳感器。通過這個加速度傳感器,可以測量手機或者是手環在三個不同方向上的加速度。然后通過對這個加速度的值進行計算,就可以大概測出走路的步數。
             
              那么,這種加速度傳感器是怎么知道我們走路的步數呢?
             
              有一種特殊的材料,叫壓電陶瓷材料,根據作用在上面力的大小產生不同的形變,就可以產生不同的電壓變化,通過作用在上面的力來測量出加速度,然后通過加速度就能夠判斷出人在走路的時候,他是在哪個方向進行運動,或者說頻率大概是多少。
             
              但如果用手搖晃手機,也會產生加速度,這個傳感器怎么分辨出是手晃還是走路呢?
             
              廖勇表示,人走路的時候,頻率一定是在某一個范圍之內的。比方說,一秒鐘跨出多少步,或者說一分鐘只能走出多遠。如果人拿著手機在晃的話,頻率會非???。其次,(晃動)加速度變化比人在走路的加速度變化要大得多?;旧贤ㄟ^這兩個方面,就能夠判斷出來到底是人拿著手機在晃,還是在走。
             
              其實,計步功能只是加速度傳感器的一部分應用。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。
             


            作為無錫市蓉湖大橋健康監測系統非常重要的傳感器節點之一,部署在該橋上的多種加速度傳感器,可通過測量這座斜拉索的加速度,來獲得其自振頻率,從而推斷拉索的健康狀況。
             
              比如,車上的安全氣囊為什么會彈起來?車開到一定速度以上,然后突然停下來,安全氣囊就會彈出來,這實際上是有一個加速度傳感器在測量車在前進方向的加速度。此外,加速度傳感器還能夠應用在橋梁的健康監測中。傳感器技術與計算機技術,通信技術并稱為現代信息技術的三大支柱。航天運載火箭上,采用的傳感器達兩千多個;一架民航客機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都離不開傳感器技術。
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