手机、手环、计步器，是如何知道我们每天走了多少步的？

如今，每个人都非常关注健康。不管是出门佩戴手环、计步器，还是拿手机记录行走步数，已经成为很多人的生活习惯。可是，计步器到底是怎么工作的？它又是如何知道我们每天走了多少步的？

机械式计步器原理类似摆锤

中国电子科学研究院工程师 廖勇：最开始的计步器是机械式的，原理其实很简单，就跟摆锤一样。因为人在走路的时候会带着摆锤动，它动一下，基本上就是人在走一步。摆锤和金属接触通电，就记了一步。

智能手环和计步软件的工作原理？

那么，现在流行的智能手环和手机里的计步软件也是这个原理吗？

中国电子科学研究院工程师 廖勇：现在的手机手环里面，一般是用一个非常小的芯片——三轴加速度传感器。通过这个加速度传感器，可以测量手机或者是手环在三个不同方向上的加速度。通过对加速度的值进行计算，就可以大概测出走路的步数。

这种加速度传感器是怎么知道我们走路的步数呢？

中国电子科学研究院工程师 廖勇：有一种特殊的材料，叫压电陶瓷材料，根据作用在上面的力的大小产生不同的形变，就可以产生不同的电压变化。通过作用在上面的力来测量出加速度，然后通过加速度判断出人在走路时是在哪个方向进行运动，或者说频率大概是多少。

如何分辨手晃还是走路产生的晃动？

如果用手摇晃手机，也会产生加速度，这个传感器是怎么分辨手晃和走路的区别呢？

廖勇表示，人在走路的时候，频率一定是在某一个范围之内的。比方说，一秒钟跨出多少步，或者说一分钟只能走出多远。如果人拿着手机在晃的话，频率会非常快。其次，晃动的加速度变化比人在走路的加速度变化要大很多。基本上通过这两个方面，就能够判断出到底是人拿着手机在晃，还是真正在行走。

加速度传感器应用广泛

其实，计步功能只是加速度传感器的一部分应用。在车辆安全、桥梁健康等方面，加速度传感器都有着非常重要的作用。

中国电子科学研究院工程师 廖勇：车上的安全气囊为什么会弹起来？车开到一定速度以上，如果突然停下来，安全气囊就会弹出，这实际上是有一个加速度传感器在测量车在前进方向的加速度。通过一个量的变化，来判断现在应不应该把安全气囊弹出来。

此外，加速度传感器还可以应用在桥梁的健康监测中。传感器技术与计算机技术，通信技术并称为现代信息技术的三大支柱。航天运载火箭上，采用的传感器达2000多个；一架民航客机所用的传感器也有上千个。可以说，任何自动控制装置和系统都离不开传感器技术。

（内容来源于科普中国）

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