运动手环(或智能手环)能够追踪步数、心率、热量等数据,主要是依靠内置的多种传感器和相应的算法来实现的。以下是具体原理:
1. "步数 (Steps) 的追踪:"
"主要传感器:" "加速度传感器 (Accelerometer)"。这是一种核心传感器,可以检测手腕(或脚)在空间中的线性加速度和重力加速度。
"工作原理:" 当你走路或跑步时,你的手腕会有规律的上下摆动。加速度传感器能够捕捉到这种特定的、重复性的运动模式。通过内置的算法分析这些加速度数据,可以识别出步行的动作(例如,判断每一次摆动是否超过一定的阈值,以及是否存在一定的运动幅度和频率变化)。
"算法:" 手环内置的算法会分析加速度传感器的读数,将其与已知的步行模式进行比对,从而计算出你走了多少步。为了提高准确性,算法还会结合时间、速度、重力感应等多种因素进行判断。
2. "心率 (Heart Rate) 的追踪:"
"主要传感器:" "光电容积脉搏波描记法传感器 (PPG Sensor)"。这是一种光学传感器,通常位于手环背面的皮肤接触区域。
"工作原理:" PPG传感器会发出绿光(或红光和红外光)照射到你的手腕皮肤,并检测反射回来的光强度。血液
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运动时佩戴智能手表、运动手环,已经成为许多人日常锻炼的一部分,以便实时监控自己的运动情况,但是它们是如何识别出我们的每一步、每一次心跳和运动模式的呢?市市场监管局带你来揭秘↓

智能手表、运动手环这类的可穿戴智能设备通常都内置了多种传感器来测量和记录用户的运动数据。

通过小小的LED灯和光传感器,智能手表、运动手环就可以监控用户的心率情况。LED灯会发射光线到皮肤上,部分光线会被皮肤、组织和血管吸收,而另一部分会反射回光传感器上。

心脏跳动时,会有更多的血液流过用户的手腕,吸收更多的光线。心跳间隙,血液流动减少,血管收缩,吸收的光线也减少。光传感器检测到这些反射光的变化,再运用一定的算法,就可以折算出心率。
《智能手环通用技术条件及测试方法》(DB32/T 3800-2020)要求,静态模式下心率示值误差应不大于±10%或±5 次/分(取较大者),动态心率精度比对标准为动态心率ECG检测器标准认证。

监控热量消耗,首先会用到加速度计。这种传感器可以监测设备在 X、Y、Z 三个轴上的移动,由此来判断用户的步数、运动速度和运动模式(如步行、跑步、骑行等)。

除了加速度计,很多设备还配有陀螺仪,可以感知旋转和倾斜。这对于记录一些复杂的运动非常有用,比如手腕的旋转动作。当加速度计和陀螺仪的数据结合在一起时,能更加精确地追踪用户的运动。
以上数据再综合个人的心率、体重、年龄和性别等信息,通过算法就能估算用户一天或一段时间内消耗的热量。
无论是体育锻炼还是运动训练,都存在一个合理安排运动量的问题。运动量过小,就达不到提高内脏器官功能的目的,如果运动量过大且安排时缺乏合理的节奏,就容易形成运动损伤。
心率能直接反映身体在运动中的生理反应,是判断运动量和运动强度是否合理的有效方法。
首先我们应该知道自己的最大心率,即指一个人在最大强度运动时能达到的最高心跳次数。常用的计算公式是:220-年龄。例如,一个30岁的人,其最大心率大约是190次/分钟。

最大心率不会每天变化,几乎不受体能状态影响,多锻炼也不会提高个人的最大心率。对于大多数人来说,在运动时通常建议不要超过自身的最大心率,以免心脏过于负担。通常来说,运动心率维持本人最大心率值的65%~85%是比较合理的运动负荷,保持在最大心率值的60%~70% 区间则更有助燃脂。
想要使这类产品读取性能表现的更好,应该注意以下几点

光学心率监测器很容易受到堆积物的影响,阻挡或妨碍传感器的光线。如果使用了防晒霜、身体乳或驱虫喷雾的情况下,更应该注意清洁。可以使用温水和软布擦拭表背,擦干后再戴上。

太松会使手表滑动,在光学心率传感器和皮肤之间产生缝隙。太紧会限制血液流动。如果移动手表,手表下面的皮肤也会随之移动,就是合适的松紧程度。
另外建议手表佩戴在手腕外侧、腕骨上方,以取得更好的测量效果。

编辑:李楠
资料:上海发布
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