智能手表的常见功能,都是通过什么原理实现的



  在使用智能手表之前,我应该是最早一批接触智能手环的爱好者,早期手环甚至没有屏幕、只有一个按键,必须连手机APP才能看同步数据。2015~2018年算是手环市场扩张期,这两年我玩了20多款智能手环,现在这些黑白+小屏的老家伙们早就落伍了,记得我最后一只手环是小米手环5,而且到手就送人了,大概三年前我就只戴智能(运动)手表了。

  

智能手表的常见功能,都是通过什么原理实现的

  事实上,智能手表就是智能手环的延伸,二者归属同一个大类,而且并不是说手表就一定比手环值得买,因为手表确实屏幕大功能全,但相比之下续航就没有手环那么能撑了。

  

智能手表的常见功能,都是通过什么原理实现的

  所以这里谈智能手环的传感器技术,逻辑上应该包含智能手表这个分类的,而且随着技术进步,现在的智能手环传感器技术也在逐年增多。限于篇幅,这里我挑几个常见的和若干新出的传感器技术给大家做个浅科普。

  1,运动计步专用:加速度传感器

  重力加速度传感器,简单讲就是通过感知加速度,将其转换为电信号,从而估算步数,运动距离,以及消耗热量等数值。一般涉及霍尔、GMR、TMR等技术,以及特定算法。

  

智能手表的常见功能,都是通过什么原理实现的

  2,心率检测:光学心率传感器、生物电阻抗传感器

  检测心率最常见的是光学心率传感器,也是很早就在智能手环背面上安置的传统传感器,原理是通过LED绿光照射紧贴传感器的皮肤和附近血管,通过测算光线被吸收的波动来判断心率状态,辅助运动检测,也可以检测心脏异常,及时反馈报警。

  

智能手表的常见功能,都是通过什么原理实现的

  另一种是生物电阻抗传感器,可通过生物肌体自身阻抗来实现血液流动监测,并转化为具体的心率、呼吸率及皮电反应指数。由于它综合了多样化的数据,检测准确性得到加强,更有参考意义。

  

智能手表的常见功能,都是通过什么原理实现的

  3,睡眠监测:三种不同方案

  简单的睡眠监测也是依靠加速度传感器来判断你是否在睡眠状态,原理也简单,人在睡眠时体动少,频率低,检测不到体动就认为你是睡着了,会有一定的准确度,但也容易有误判,比如你在被窝里保持同一个姿势持续看手机,采用这种检测原理也可能认为你在睡觉。

  第二种就是结合心率来判断睡眠状态,此时借用的是心率传感器,通过PPG光电容积脉搏波描记法来完成HRV心率变异性检测,准确度要比单纯的加速度传感器检测更准确。

  第三种是通过CPC分析法来检测睡眠,原理是利用人们睡眠时的心电、呼吸耦合关系来综合判定清醒、浅睡眠、深度睡眠状态,就目前而言,这种方案准确度更高,也可以减少本人生病状态下,或者刚下所说的持续静止但并未睡着的状态下被判定睡着的误判率。不过这种方案常见于高级别的智能穿戴产品之上,而且价格昂贵,一百块的手环,小一千的手表一般用不到。

  

智能手表的常见功能,都是通过什么原理实现的

  4,血氧饱和度检测:光学传感器

  之前说过,原理与心率检测一致,都是通过背面贴近皮肤的模块发射光线,利用光敏电阻检测被血液吸收一部分的光线波动来分析血氧状态,不同的是这个过程发出的光线往往是红外光,而且容易受到各种因素干扰,因此手环/手表上的血氧检测准确度有限,只能作为参考。

  

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  5,屏幕亮度调节:环境光传感器

  与智能手机的屏幕亮度自动调节一样,该原理也是通过环境光线传感器来判断周围光照亮度,保证屏幕亮度可以被使用者看清做出的自动感应调整功能。

  

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  6,抬腕亮屏:加速度传感器和陀螺仪




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