智能手机与工程结构振动舒适度研究 – II

 据说没有任何一部科幻小说曾预测过手机和互联网的出现，而如今，城市人群恐怕有70%的时间都花在手机+互联网上了吧？午夜梦回，不再是去摸枕头下的存折，而是“手机，我的手机呢？”

        既然要用，就要了解智能手机上加速度传感器和采集软件的性能，这和任何测试开始前都需要知道仪器测试范围和精度的重要意义相同。

一、手机加速度传感器硬件性能

        表1为常见智能手机的加速传感器型号和对应的信号采集软件。

就硬件而言，基本上一分价钱一分货，you get what you pay for (of course!)。

        MEMS加速度传感器制造商主要有美国AD公司、意法半导体、飞思卡尔、博世。意法半导体开发和生产的LIS2DH、LIS344ALH、AIS328D；AD公司的ADXL345、ADXL345BCC、ADXL203C等；其量程范围通常有+-2g/4g/8g不等，价格从几元到上千元不等。各类传感器的性能都可在其官网上检索到。表2为iPhone4传感器的性能。

水果手机中，iPhone5使用了一颗来自ST公司的三轴加速度传感，iPhone5S使用了来自Bosch的加速度传感器，在iPhone 6中首次使用了双加速度传感器，一颗是Invensense六轴加速传感器与陀螺仪MPU-6700的集成模块，另一颗则是来自博世（Bosch）的三轴加速计BMA280。

二、手机加速度采集APP

不同手机操作平台上的加速度信号采集App很多，更新换代迅速，有收费有免费的，性能差异较大。哪款更好？如人饮水，冷暖自知了。

三、手机加速度测量精度

        把大批手机放到振动台上进行了精度测试，见图6。

（somehow, 传不上>5M的gif图)

图6 手机测试精度的振动台对比

（1）正弦波：不错

（2）扫频波：还行吧

（3）双向振动：还行吧

（4）地震波：呵呵

（5）基本结论       

        智能手机中所配置的加速度传感芯片的精度是测试精度主要影响因素。采用集成最新硬件系统的智能手机型号配合具有高采样频率的数据采集软件，可准确获得谐波信号（1.5~3.4Hz范围）的时频特征、扫频波的频谱特征，较为准确地得到扫频波的时域特征。对于地震波信号，智能手机系统的测量结果能反映信号的宏观时域特征，但在峰值大小、时刻以及频谱特性上，精度较差。对于非平稳信号（幅度、频率变化），现阶段采用手机测试应慎重。

四、实际应用效果？

        曾自己用水果六手机测试千米级大桥和中国最高的高层建筑的振动，前者还放置了高精度加速度传感器进行对比（图11）。在两个结构的现场人都能清晰地感受到结构的振动（人的灵敏度高呀），因而对手机测试结果充满了期望……。结果嘛，都拿不出一张说得过去的时程曲线图。俗话说：期望越大，失望越大。

        问题来了，5000块的手机显然做不了5000块加速度传感器的事，那拿它来做什么呢？

                                                                               图11 实际应用对象