對手機、手錶或者其它智能設備來說，體積永遠是至關重要的。以如此小的體積，卻能實現那麼多功能，它們裡面的各種微型電子傳感器功不可沒。有些數據可以通過模擬算法來預估，但更為精準的數據一定需要這些電子傳感器的精準度數才能做到。
比如佳明的戶外手錶系列fenix，就在表內集成了GPS、陀螺儀、加速度計、高度計、電子羅盤、氣壓計…等等，對應的就能得到位置追蹤、爬升高度，跑步/行走的步幅/頻率、海拔高度、爬樓高度、極端氣候預警等等的功能。
原理上，微信電子傳感器和那些用在大型器械上的，如火箭、飛機、輪船等的是接近的，可以視為是它們的微縮版。通過MEMS (Micro Electro Mechanical System) 微機電系統技術，原本龐大、笨重的各式傳統機械式感測器元件，如今可以做到奈米等級大小，封裝成電子晶片，就能容身在空間非常有限的手錶裡，且能放入很多個傳感器了。
這篇文章，聊聊設備中的電子傳感器都長什麼樣，它們具體又是如何工作的——
陀螺儀：
此陀螺非彼陀螺——如今的陀螺儀叫微機電陀螺儀（MEMS），是用來測量角動量（angular momentum）的工具，與傳統旋轉式的陀螺完全不同。
解釋一下角動量：角動量是具有方向性的一種向量，XYZ三軸分別代表了三個方向，當一個物體沿著其中一軸發生旋轉，就會產生角速度，將角速度對時間積分就可以計算出旋轉的「角度」， 其轉動慣量和角速度的乘積即為角動量。
陀螺儀利用了物理學的科裡奧利力（Coriolis force），配合簡諧振蕩（Simple harmonic oscillation）的原理，在內部產生微小的電容變化，然後測量電容，能偵測出XYZ三軸出現的非常輕微的重力變化，計算出角速度。結合加速度計、GPS等，它就能得到當下身體處於的平衡狀態，分析出身體細微運動代表的動作含義，以及幫助GPS更為精準的讀取運動數據。
加速度計：
加速度計可以測量出物體的「運動加速度」及地球引力產生的「重力加速度」。
因為重力加速度並不會隨著時間變化，加速度計也能用來校正陀螺儀，防止誤差累積。
加速度計能夠感測不同方向的加速度或振動等運動狀況，從來用來計算戴著手錶的人實際位移與速度。
比如通常的計步數功能，為何雙手甩臂時並不會記為步數，而真正向前行走的甩臂看似與原地甩臂無異，卻能準確被識別為步行步數，很大一部分功勞就歸功在加速度計上。
電子羅盤
用來測量磁場的工具。
如今的電子羅盤不再需要像以前的水平羅盤那樣必須在標準的水平面才能工作，裡面的傾角傳感器可以在非水平狀態時作出補償。
加上地球本身雖然存在磁場，卻並非環境中存在的唯一磁場，手錶中的電子磁場可以不受傾斜與震動的影響，還能排除其它磁場幹擾源，然後校正提升到最佳精準度。
因而有了電子羅盤的加持，方位感的問題就解決了。
所以，先做個小總結，上述陀螺儀+加速度計+電子羅盤的組合，用在GPS運動手錶上就是——通過陀螺儀顯示「方向」，加速度計顯示「加速度」，兩者合起來就是「向量」。搭配電子羅盤顯示的「方位」，GPS顯示的「位置」，就能夠推算出「位移」；再加上時間，就能得出當下「活動模式」的監測。
這就是GPS運動手錶工作的大致原理了，它告訴你當下的配速、距離、以及更高階的跑步動態，並且很少出現偏差。
而跑步對人類而言還是一個接近「二維」的運動，如果是有海拔起伏的登山或者是潛水這樣的「三維」運動，這時候還會有一個很重要的電子傳感器，氣壓計登場。
氣壓計目前最常見的氣壓計為薄膜式氣壓計，內部有一片薄膜，隨壓力不同，薄膜會呈現凸起或凹下，透過電容感應器測得電阻值變化，再推得所處外界的氣壓變化。
隨著海拔越高，大氣氣壓越低，於是量測數據經過校正與轉換後，手錶就可獲得所在地的海拔高度。
更精確些，搭乘電梯抵達一些高層建築，你也能看到手錶上的高度氣壓發生明顯變化，會實時告知你當下所處的高度。
氣壓計也不是單兵作戰的設備，搭配溫度傳感器，進一步依測得的溫度修正測量結果，提升氣壓計精確度；
氣壓計也能幫助到在GPS信號很弱的地方，比如都市區的高架橋下、高樓室內的定位速度與精度。
應用到潛水上，氣壓計更為複雜。Garmin第一款潛水錶Descent TM MK1就使用了兩種不同的壓力計，分別偵測不同範圍的壓力值，這樣就更為多變和難測的深水中也能提供精確潛水深度，也是遠遠領先其它潛水錶的地方。
了解了這麼多電子傳感器，我們接下來再以跑步運動為例，這些傳感器到底能提供給我們哪些信息——
步頻：
步頻指每分鐘兩隻腳落地/抬起的次數，經常有人提到「步頻180」，指的就是一隻腳在一分鐘內跑出90步，高步頻也被認為是比較經濟、更不會受傷的跑步方式。
戴著佳明運動手錶跑步，你可以看到自己當下的步頻，平均步頻。
2. 步幅：
左右腳跨步移動的距離。
跑步速度的最簡單算法，速度=步頻×步幅，想提高自己的跑步效率，步頻和步幅算是相當有必要了解的數據了。
另外也建議，想提高步頻或者增加步幅，不光只看這兩個數據的變化，還需要結合心率、跑姿、力量水平等， 對比不同配速下的步頻/步幅，再做出調整，要比直接刻意提升這兩個數據更科學些。
3.垂直振幅：
身體重心垂直振動的高度。振幅愈大，跑步效率愈差。垂直振幅並非愈低愈好，必須搭配「步幅」來看。移動效率= 垂直振幅÷步幅× 100%，指每個跨步推動自己向前進的效率。
愈優秀的跑者，愈能確保能量是用在推進而非向上。
4.觸地時間：
單腳腳掌從接觸地面的瞬間，到完全離開地面所花的時間。
而把跑步環境進一步複雜，變為戶外起伏路面或者是越野、山野徒步、高海拔攀登的話——
陀螺儀和加速度計標示向量，再加上電子羅盤的「方向」及GPS「定位」，就能精準顯示所在位置及移動路徑軌跡。
這就是循跡返航和路徑分享的功能原理。
結合GPS及壓力計，可以即時顯示使用者位置及海拔高度變化。fenix系列表款都搭載ClimbPro 爬坡曲線功能，顯示使用者目前所在高度，並可以繪製出高度變化表。
通過對電子傳感器的解釋+它們組合後的應用/能提供的具體數據信息，是不是就明白手錶的原理了？
手錶受限於體積，為了滿足功能需要大量傳感器，又得考慮到續航等。於是目前的電子傳感器越來越集合化，更多以多合一電子式感測器的方式存在，體積小了，功耗也更低。
傳感器們各司其職，又協同合作，就能把數據轉化為一項又一項的便利服務。
我們也在不斷的優化整合這些傳感器，以實現它們能提供更大更強的功能，智能手錶對每個人的用處，未來還會有很大的前景。
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