人类步行能量采集装置综述

使用图17.15所示的设置测量绝对辐射功率水平。振荡器紧邻测辐射热计窗口放置。辐射热计输出信号中的噪声和漂移使得难以识别真实信号，尤其是当入射功率水平较低时。辐射热计的输出信号是使用锁定放大器测量的，该放大器可以在极其嘈杂的环境中提取小信号[23]。振荡器通过使用信号发生器调制其电源电压来打开和关闭。锁定放大器的参考信号也由信号发生器提供。辐射热计产生与进入辐射热计的调制入射辐射成比例的调制输出信号。连接示波器以观察测辐射热计的调制输出信号。使用制造商提供的辐射热计的响应度将输出信号（电压）转换为辐射功率电平。

 

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图17.15。输出功率测量设置。

 

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人类步行能量采集装置综述

徐庆松，谭立谋，压电能量采集器机械设计，2022

 

2.4.3总结

由于背包的工作频率较低，安装在背包上的发电机可以捕获微瓦级的有限功率。相比之下，安装在鞋上的能量采集器从人类行走中接收到多个激励，理论上可以产生更多的能量来改善结构问题。因此，研究人员试图开发具有高输出性能的嵌入式鞋式能量采集器，尽管将采集器放置在鞋中的空间很小。设计具有更多功能的紧凑型设备是一个关键挑战。一种有效的方法是在高功率输出和小规模机械配置之间找到平衡。更严重的问题是，可穿戴物品是额外的部件，因此根据人类行为，使用频率和不可避免的尺寸和重量仍然是不可取的。

 

可穿戴算法

陈光伟。。。Alexander J.Casson，《可穿戴传感器》，2014年

 

3.3性能–功率权衡

最后，第3.1节确定了可穿戴算法需要以最低的功耗水平运行，理想情况下达到亚微瓦范围。然而，第3.2节中的性能指标讨论中没有考虑功耗！真正的可穿戴算法是根据性能、成本和功耗之间的三方权衡来评估的。

 

这不可避免地给系统设计者带来了困难的决定：是最好的选择是最大化性能，还是最小化成本，还是最小化功耗？一种功耗非常低但算法性能相对较低的算法，是不是比功率更高、性能更高的算法更好的选择？这些选择取决于可穿戴传感器的应用，并且有许多可用的设计选项。这导致了可穿戴算法与以往方法的关键区别。可穿戴算法的设计必须同时跨越四个层次：人体监测应用程序设计、信号处理设计、性能测试设计和电路设计。所有这些不同层次之间都有相互作用，使得可穿戴算法成为一个真正的多学科问题。

 

为嵌入式系统利用环境能量

Maryline Chetto，Audrey Queudet，《实时系统的能源自主》，2016年

 

3.7结论

许多设备只需要少量的电力即可运行。例如，医用植入物仅需几十微瓦即可供电。手机等移动设备需要接近一瓦特的功率，但也可以通过所谓的能量收集系统进行充电。目前，所有移动设备的能耗都呈明显下降趋势。预计在未来几年内，嵌入式系统中使用的电子电路的功耗将进一步降低，从而使这些设备更容易与环境再生能量兼容。无论是机械的、热的、化学的、基于辐射的，甚至是核的，环境中可用的能量总是可以从一种形式转换成另一种形式，特别是转换成电。

 

2024年，可再生能源驱动的设备预计数量将达到26亿台。物联网的许多应用将涉及安装在远程或隐藏位置的对象。更换这些设备的电池是不可行的，因为它太昂贵或技术上不可能。由于清洁能源转换效率高（高达94%），物联网的应用将继续激增。我们现在能够利用所有类型的再生能源，即使是非常少量的，损失也很小。连接对象的特点是因此，准确描述环境能源生产、储存和转化为电能的整个链条至关重要，以实现能源中性运行，并优化利用可用的环境能源【标准杆数05】。

 

下一章讨论嵌入式实时系统，其目的是展示其特殊的操作特征，并据此证明实施实时调度新技术的必要性。