Đo lường thế giới bằng chiếc điện thoại trong túi bạn

Các trường hợp sử dụng, giải thích nguyên lý hoạt động và những ghi chép trung thực từ quá trình xây dựng nền tảng đo lường trên điện thoại — mỗi bài viết dành cho một công cụ cảm biến và hoạt động có hướng dẫn.

Bắt đầu tại đây

Bản đồ thực địa, và các nguyên lý nền tảng cho mọi thứ khác.

Vật thể, công cụ và hoạt động: cách Sentio được xây dựng

Ba khái niệm giải thích toàn bộ ứng dụng: công cụ đo lường, vật thể ghi nhớ, hoạt động liên kết nhiều công cụ thành một nhiệm vụ. Các ví dụ thực tế, và lý do vì sao danh sách công cụ không ngừng tăng lên.

Điện thoại thực sự có thể đo lường những gì?

Một chiếc điện thoại hiện đại tích hợp cả micro, camera, đèn pin, động cơ rung và cảm biến gia tốc. Khi kết hợp một cách có chủ đích, chúng tạo nên một phòng thí nghiệm thu nhỏ — bản đồ lộ trình, từ các công cụ một cảm biến cho đến các thiết lập hai điện thoại.

Tại sao một ứng dụng đo lường nên hoạt động cả khi không có mạng

Phân tích chạy trực tiếp trên thiết bị, kết quả trả về trong chưa đầy một giây, và không có gì rời khỏi điện thoại trừ khi bạn đăng nhập và nhấn đồng bộ hóa. Tại sao ưu tiên ngoại tuyến lại là ràng buộc cốt lõi.

Điện thoại so với thiết bị chuyên dụng: một đánh giá trung thực

Tần số và thời gian gần như miễn phí; biên độ tuyệt đối mới là thứ đắt đỏ. Những điểm mà điện thoại thực sự cạnh tranh được, những trường hợp nó đóng vai trò công cụ tầm soát, và khi nào thiết bị được hiệu chuẩn mới là câu trả lời đúng đắn duy nhất.

Lắng nghe: âm thanh và chuyển động

Microphone và cảm biến gia tốc — lắng nghe thụ động, và điện thoại tự kích thích thế giới xung quanh.

Thử nghiệm gõ: tiếng gõ cho bạn biết gì về độ chín

Sự cộng hưởng và sự tắt dần thay đổi khi trái cây chín, và microphone của điện thoại có thể nghe thấy cả hai. Cách hoạt động của thử nghiệm gõ, và tại sao mỗi lần quét cũng đồng thời đóng vai trò là dữ liệu huấn luyện.

Vật này làm bằng gì? Hãy gõ vào nó và lắng nghe

Gỗ tự nhiên hay veneer, đá thật hay laminate — các vật liệu ngân vang khác nhau. Thử nghiệm gõ đối với vật liệu, và hoạt động có hướng dẫn yêu cầu sự đồng nhất giữa các lần gõ trước khi xác định nhóm vật liệu.

Dấu vân tay tần số: phổ cho bạn biết điều gì

Tiếng ù, động cơ, quạt và tiếng lạch cạch đều có đặc trưng phổ riêng. Hãy ghi lại một âm thanh kéo dài, xem năng lượng tập trung ở đâu, và so sánh chính máy đó với trạng thái hoạt động bình thường của nó.

Đặc trưng rung động: đặt điện thoại xuống và để nó cảm nhận

Máy giặt, máy nén, máy in 3D — cảm biến gia tốc đọc được các rung động truyền qua cấu trúc ở tần số thấp mà microphone bỏ sót, và các kết quả đo lặp lại sẽ tiết lộ sự sai lệch.

Phản hồi xúc giác: chiếc điện thoại tự rung để lắng nghe

Mô-tơ rung kích thích trong khi cảm biến gia tốc và microphone ghi lại cách vật thể phản hồi — một đầu dò chủ động giúp phân biệt vật thể rỗng hay đặc.

Mức băng tần: đo lường âm thanh gần giống như cách các nhà âm học thực hiện

Âm học thực tế diễn ra trong các băng tần, chứ không phải các con số decibel đơn lẻ. Âm quét 16 tông tự nhận diện, các cổng lọc tín hiệu trên nhiễu theo từng băng tần, và một bản đồ trung thực về khoảng cách so với máy đo Class 1 theo tiêu chuẩn IEC 61672.

Quan sát: camera như một thiết bị đo

Màu sắc, ánh sáng, độ nhấp nháy, đếm, đo kích thước và đọc chỉ số — và đèn pin đóng vai trò là nguồn sáng do bạn kiểm soát.

Màu sắc và ánh sáng: camera như một máy đo màu và máy đo ánh sáng

Màu điểm cho sơn và nông sản, độ sáng môi trường cho bàn làm việc và cây trồng — và tại sao việc so sánh trên cùng một thiết lập là khẳng định mà bạn có thể tin cậy.

Ánh sáng nhấp nháy và các vật thể tự quay

Đo thời gian nhấp nháy của đèn LED, giải mã kiểu nhấp nháy của đèn báo, ước tính tốc độ quay của quạt — và thử nghiệm hoạt nghiệm vượt ra ngoài giới hạn của tốc độ khung hình.

Bật đèn pin, tắt đèn pin: độ phản xạ và độ bán trong suốt

Cặp khung hình khi tắt và bật đèn pin giúp tách biệt cách một bề mặt phản xạ nguồn sáng đã biết; khi áp sát vào ống kính, cùng một hệ quang học đó có thể soi trứng, lá cây và phim.

Đọc mạch bằng đèn pin và camera

Đặt đầu ngón tay lên ống kính sẽ biến camera thành một cảm biến quang học theo dõi sự thay đổi thể tích máu — và cùng một nguyên lý vật lý đó có thể đọc bất kỳ thứ gì rung động nhịp nhàng áp vào ống kính. Một tần số, tuyệt đối không phải là một chẩn đoán.

Đếm, đo, đọc: công việc văn phòng của camera

Đếm các vật thể trong tầm nhìn, đo kích thước vật thể so với thẻ thanh toán, đọc các chữ số của đồng hồ đo điện nước — những việc nhỏ mà camera thực hiện để các con số được lưu vào danh mục thay vì chỉ ghi nhớ trong đầu.

Máy đo ánh sáng trong túi bạn — và tại sao nó từ chối hiển thị "lux"

Máy đo lux đánh giá ánh sáng theo cách mắt người bình thường cảm nhận; camera thì không. Những gì máy đo ánh sáng của điện thoại thực sự đo lường được một cách trung thực, và những trường hợp mà máy đo độ rọi được chứng nhận là câu trả lời đúng duy nhất.

Đo kích thước bằng camera: một chiếc thẻ tín dụng và một chút hình học thời Phục Hưng

Một bức ảnh ghi lại các góc chứ không phải kích thước — trừ khi nó chứa một vật thể đã biết kích thước. Thủ thuật tam giác đồng dạng đằng sau công cụ Đo kích thước, và những trường hợp mà thước kẹp, thước dây và máy đo laser vượt trội hơn.

Ánh sáng mang thông điệp: từ điều khiển TV đến hai chiếc điện thoại

Nháy đèn ở một tần số đã biết và đầu thu có thể nhận diện nó giữa bất kỳ luồng sáng chói xung quanh nào — thủ thuật đằng sau điều khiển hồng ngoại và Li-Fi, cũng như nguyên lý hoạt động của công cụ ánh sáng điều chế.

Làm đứng hình chuyển động bằng đèn pin: thử nghiệm hoạt nghiệm

Thiết bị hoạt nghiệm làm đứng hình chuyển động quay bằng cách chớp sáng theo tốc độ quay đó. Công cụ Strobe chỉ dành cho nghiên cứu thử nghiệm tính năng này bằng đèn pin của điện thoại — và trung thực về các hài âm, độ trễ cũng như lý do tại sao nó vẫn chỉ là một thử nghiệm.

Hoạt động: các quy trình có hướng dẫn cho công việc thực tế

Khi công việc cần nhiều kết quả đo theo đúng thứ tự — và một ứng dụng từ chối việc phỏng đoán.

Cân nan hoa xe đạp bằng tai, với các hướng dẫn thực tế dễ thực hiện

Gảy một chiếc nan hoa và nó sẽ ngân vang ở cao độ tương ứng với độ căng nan hoa đó. Một hoạt động có hướng dẫn sẽ chuyển đổi điều đó thành các hướng dẫn cho từng nan hoa — xoay cờ lê theo hướng nào, nhìn từ góc đứng của bạn.

Hai điện thoại, một bức tường: đo lường khả năng cách âm

Một điện thoại phát ra một âm quét đã biết, điện thoại còn lại thu âm ở cả hai phía. Tỷ lệ cùng bộ nhận triệt tiêu hiệu chuẩn của cả hai thiết bị — không cần đồng bộ, không cần cáp, không cần phòng thí nghiệm.

Độ trong suốt của kính và thử nghiệm phân cực quay một phần tư vòng

Một điện thoại nhấp nháy màn hình, điện thoại còn lại quan sát qua tấm kính — tỷ lệ thu được chính là độ trong suốt. Xoay nguồn phát 90° và chính hệ thống đó sẽ cho biết mẫu thử có phân cực hay không.

Một bài tầm soát thính lực mà điện thoại có thể tự chứng minh độ chính xác

Sáu tần số, một thang đo thích ứng, một bước kiểm tra phòng và một phép đo loopback qua chính micrô của điện thoại — cách mà một bài tầm soát thính lực không cần loa hay tai nghe đạt được khoảng sai số đáng tin cậy. Đây không phải là thính lực đồ, và ứng dụng nêu rõ điều đó.

Một bài kiểm tra thị lực trong đó điện thoại cũng tự đo khoảng cách

Thị lực là một góc, vì vậy kích thước chữ sẽ vô nghĩa nếu không có khoảng cách — màn hình là bảng đo và camera trước là thước đo, liên tục theo dõi bạn.

Đây là vật liệu gì? Cấu trúc của một hoạt động có hướng dẫn

Ba lần gõ đồng thuận, một đầu dò rung có quyền phủ quyết, và một vật thể tham chiếu có thứ hạng cao hơn bộ phân loại — cách mà hoạt động nhận dạng vật liệu liên kết các công cụ thành một kết quả đo đáng tin cậy duy nhất.