計步器怎么知道我們走了多少步呢？

中國電子科學(xué)研究院工程師廖勇：“最開始的計步器是機械式的，原理其實很簡單，就跟擺錘一樣的。因為人在走路的時候是會把那個擺錘帶著在動，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?！?/p>

計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)和手機里的計步軟件也是這個原理嗎？

廖勇：“現(xiàn)在的手機手環(huán)里面，它一般是用一個非常小的芯片，叫三軸加速度傳感器，通過這個傳感器可以測量手機或者是手環(huán)在三個不同的方向上的加速度，然后通過這個加速度的值進行一些算法的運算，然后統(tǒng)計就大概可以測出來走路的步數(shù)。”

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這個人走路的時候，他是在哪個方向進行運動，或者說頻率大概是多少。”

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

廖勇：“人走路的時候，頻率一定是在某一個范圍之內(nèi)的，比方說一秒鐘跨出多少步，或者說一分鐘只能走出多遠。如果人的手拿著手機在晃的話，第一，晃的頻率會非常的快；第二，拿著手機晃的時候，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?！?/p>

其實計步功能只是加速度傳感器的一部分應(yīng)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：“車上的安全氣囊為什么會彈起來，車開到一定的速度之上然后突然停下來，安全氣囊就會彈出來，實際上是有一個加速度傳感器在測量車在前進的方向負加速度，或者說從很快的速度突然變得停下來，一個量的變化，來判斷說現(xiàn)在應(yīng)不應(yīng)該把安全氣囊彈出來?！?/p>

“加速度傳感器另外一個可以應(yīng)用的地方是橋梁的一些健康的監(jiān)測，因為橋梁雖然看起來是硬的，實際上是會有一些形變的，可以有些變化，但是每個橋梁的變化它不能以某一個頻率來發(fā)生這種振動，因為它如果是產(chǎn)生跟這個橋梁的固有頻率產(chǎn)生共振，會對橋梁的結(jié)構(gòu)健康產(chǎn)生影響。”

“所以就可以在橋梁地面上，設(shè)置一些加速度傳感器來測量橋梁的振動，然后能夠判斷出振動是不是在可以允許的范圍之內(nèi)的。”