機械式計步器，原理類似擺錘
廖勇，是中國電子科學研究院工程師。他表示，「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。然後擺錘動一下，和金屬接觸通電，就記了一步。」
智能手環和計步軟體的工作原理是什麼？
原來，計步器是依靠擺錘與金屬的接觸，才能記錄我們的步數，可是現在流行的智能手環和手機裡的計步軟體也是這個原理嗎？
廖勇解釋道：「現在的手機手環裡面，它一般是用一個非常小的晶片，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。然後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。」
那麼，這種加速度傳感器是怎麼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，然後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。」廖勇表示。
如何分辨手晃還是走路產生的晃動？
可是，如果用手搖晃手機，也會產生加速度，這個傳感器是怎麼分辨手晃和走路的區別的呢？
廖勇表示，人走路的時候，頻率一定是在某一個範圍之內的。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，頻率會非常快。其次，（晃動）加速度變化比人在走路的加速度變化要大得多。基本上通過這兩個方面，就能夠判斷出來到底是人拿著手機在晃，還是真正的一個人在走。
加速度傳感器應用廣泛
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。
廖勇介紹說：「車上的安全氣囊為什麼會彈起來？車開到一定速度以上，然後突然停下來，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。通過一個量的變化，來判斷現在應不應該把安全氣囊彈出來。」
此外，加速度傳感器還可以應用在橋梁的健康監測中。傳感器技術與計算機技術，通信技術並稱為現代信息技術的三大支柱。航天運載火箭上，採用的傳感器達2000多個；一架民航客機所用的傳感器也有上千個。可以說，任何自動控制裝置和系統都離不開傳感器技術。
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整理編輯丨梁文輝
校對丨李曉霞
審核丨楊志華、羅立彬
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