探究手机加速度计采样频率对缓冲实验中加速度时间图像的影响

1 引言

近日一直在研究手机加速度计的采样频率对缓冲实验中加速度时间图像的影响问题，起初是创设不同采样频率的加速度计实验文件，然后依次使用不同的实验文件重复实验，但是在实验中发现，即使采样频率一样、释放高度也一样，但是由于随机性的原因，手机绘制出的加速度时间图像也都不太一致，因此不好比较采样频率对实验效果的影响。

在苦思冥想中，灵感忽然降临，完全可以只利用一次实验的数据，就可以对比不同采样频率下的加速度时间图像的不同。

2 解决方案

在Phyphox中，利用采样频率为100Hz的（不含g）加速度计，记录一次手机落在软垫上的缓冲加速度时间图像。

然后将数据表以Excel的格式导出，得到采样频率为100Hz的数据表；在Excel中分别每0.02秒取一组数据，得到采样频率为50Hz的数据表；每0.05秒取一组数据，得到采样频率为20Hz的数据表；每0.1秒取一组数据，得到采样频率为10Hz的数据表；最后分别绘制出各个采样频率下的缓冲实验中的加速度时间关系图像，并进行比较分析。

采样频率为100Hz

采样频率为50Hz

采样频率为20Hz

采样频率为10Hz

3 结论

比较同一个缓冲过程在不同采样频率下的加速度时间图像的绘制情况，不难发现，采样频率越低，得到的加速度图像越失真，加速度计越来越难以捕捉到急剧变化的缓冲加速度的峰值。

由此来看，上述试题之所以会出现科学性错误，并不是命题人虚构物理情景，也不是命题人缺乏实证精神，是命题人做实验时使用了采样频率比较低的加速度传感器，盲目相信智能手机绘制出的缓冲实验加速度时间图像，在未做科学检验的情况下就依照手机加速度计输出的数据图像设计创新型试题，从而得出了与实验事实截然相悖的结论。

4 启示

试题命制也好，实验改进也好，科学探究也好，在使用传感器采集实验数据时，传感器的采样频率要足够高，才能捕捉到关键细节。

这一点最值得警醒。