计步器怎么知道我们走了多少步？

现在，每个人都非常关心健康。锻炼是最重要的健康手段。无论出门是带手环、计步器还是手机，记录自己走的步数已经是很多人的生活习惯。然而，计步器是如何工作的呢？你怎么知道我们每天走多少步？

中国电子科学研究所工程师廖勇说:“起初，计步器是机械的，它的原理其实很简单，就像一个钟摆。因为人走路的时候会带着钟摆。当它移动时，基本上意味着人在走一步，然后钟摆移动，当它接触到金属时，它就带电了，这就是一步。”

最初，计步器依靠钟摆和金属之间的接触来记录我们的脚步。但这是现在流行的智能手环和手机里的计步器软件的原理吗？

中国电子科学研究院工程师廖勇:“在现在的手机手环中，它通常使用一个非常小的芯片，叫做三轴加速度传感器，通过它可以测量出手机或者手环在三个不同方向上的加速度，然后通过这个加速度值进行一些算术运算，然后统计出行走的步数。”

那么这个传感器是怎么知道我们行走的步数的呢？

中国电子科学研究院工程师廖勇说:“有一种特殊的材料叫压电陶瓷材料，它根据作用在它上面的力的大小产生不同的形变，可以产生不同的电压变化，这样就可以通过作用在它上面的力来测量加速度，然后用加速度来确定这个人在走路的时候是往哪个方向或者哪个频率移动。”

但如果用手晃动手机，也会产生加速度。这个传感器是如何区分握手和走路的区别的？

中国电子科学研究院工程师廖勇说:“人走路时，频率必须在一定范围内，比如一秒钟走多少步，或者一分钟只能走多远。如果一个人的手拿着手机在抖，第一次抖的频率会很快。用手机第二次晃动时，加速度变化比一个人走路大很多。基本上通过这两个方面就可以判断一个人是拿着手机在抖，还是真的一个人在走。”

实际上，计步功能只是加速度传感器应用的一部分。加速度传感器在车辆安全和桥梁健康方面起着非常重要的作用。

中国电子科学研究院工程师廖勇说:“为什么汽车上的安全气囊会反弹？当汽车行驶到一定速度以上突然停下来时，安全气囊就会弹出。其实就是有一个加速度传感器在测量汽车前进方向的负加速度，或者从一个很快的速度突然停下来，用一个量的变化来判断现在安全气囊是否应该弹出。

加速度传感器还有一个可以应用的地方就是桥梁的一些健康监测，因为虽然桥梁看起来很硬，但是实际上会有一些变形和一些变化，但是桥梁的每一个变化都不可能在某一个频率上产生这种振动，因为如果和桥梁的固有频率发生共振，就会对桥梁的结构健康产生影响。

所以可以在桥基上设置一些加速度传感器，测量桥梁的振动，然后就可以判断振动是否在允许的范围内。"

传感器技术、计算机技术和通信技术被称为现代信息技术的三大支柱。超过2000个传感器被用在航天运载火箭上。民用客机上也有数千个传感器。可以说，任何自动控制装置和系统都离不开传感器技术。