[發明專利]復合環境下傳感器微能量收集裝置性能測試方法及系統

在審

• 申請號: 202110482892.3
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113189426A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 羅睿希;李福超;劉蘇婕;李金嵩;葉子陽;張杰夫;曾蘭
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司營銷服務中心
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

1.復合環境下傳感器微能量收集裝置性能測試方法，其特征是，包括以下步驟：

建立用于提供連續可調的微風、微光、微振動能量輸入的測試環境；

通過微能量收集裝置的收集器將加載的環境微能量轉化為電能輸出，并通過微能量收集裝置的電源管理電路對轉化的電能處理后輸出符合傳感器供電標準的電源以向模擬傳感器負荷的可調負載供電，以及將供電回路串入高精度同步采樣裝置；

通過高精度同步采樣裝置同時采集測試環境中的風速信號、光照強度信號、振動信號，并同步采集微能量收集裝置的電參量數據，以及將采集數據以數字采樣值報文形式發送至后臺系統；

通過后臺系統依據數字采樣值進行計算分析后輸出環境能量功率與能量轉換效率，并對計算過程數據進行保存與顯示，以及通過后臺系統輸出反饋調節能量輸入的能量調節參數、負反饋調節模擬負荷的負荷調節參數進行動態測試。

2.根據權利要求1所述的復合環境下傳感器微能量收集裝置性能測試方法，其特征是，所述環境能量功率、能量轉換效率的計算過程具體為：

獲取數據庫中存儲的風速信號、光照強度信號、振動信號的采樣值；

分別對測試環境中各個能量輸入功率進行計算，得到對應的環境能量功率；

通過對環境能量功率進行時間積分計算，得到預設時間段內對應能量的環境能量值；

將微能量收集裝置的輸出電能與各個環境能量值之和對比，計算得到能量轉換效率。

3.根據權利要求1所述的復合環境下傳感器微能量收集裝置性能測試方法，其特征是，所述風速信號的環境能量功率計算公式具體為：

其中，P_W(t)為瞬時風能功率，ρ為空氣密度，v(t)為瞬時風速，S為垂直于風速方向的試驗區域橫截面面積。

4.根據權利要求1所述的復合環境下傳感器微能量收集裝置性能測試方法，其特征是，所述光照強度信號的環境能量功率計算公式具體為：

P_L(t)＝l(t)Ω

其中，P_L(t)為瞬時光能功率，l(t)為瞬時光照強度，Ω為光能收集器敏感區域對應的空間立體角角度。

5.根據權利要求1所述的復合環境下傳感器微能量收集裝置性能測試方法，其特征是，所述振動信號的環境能量功率計算公式具體為：

P_V(t)＝kg²(t)f(t)

其中，P_V(t)為瞬時振動功率，g(t)為瞬時加速度，k為振動平臺的功率譜密度常數，f(t)為瞬時振動頻率。

6.復合環境下傳感器微能量收集裝置性能測試系統，其特征是，包括：

測試環境模塊，用于提供連續可調的微風、微光、微振動能量輸入的測試環境；

微能量收集裝置，用于通過收集器(109)將加載的環境微能量轉化為電能輸出，并通過電源管理電路對轉化的電能處理后輸出符合傳感器供電標準的電源以向模擬傳感器負荷的可調負載供電，以及將供電回路串入高精度同步采樣裝置；

高精度同步采樣裝置，用于同時采集測試環境中的風速信號、光照強度信號、振動信號，并同步采集微能量收集裝置的電參量數據，以及將采集數據以數字采樣值報文形式發送至后臺系統；

后臺系統，用于依據數字采樣值進行計算分析后輸出環境能量功率與能量轉換效率，并對計算過程數據進行保存與顯示，以及通過后臺系統輸出反饋調節能量輸入的能量調節參數、負反饋調節模擬負荷的負荷調節參數進行動態測試。

7.根據權利要求6所述的復合環境下傳感器微能量收集裝置性能測試系統，其特征是，所述后臺系統配置有數據庫、計算模塊、展示模塊、操作模塊；

數據庫，用于存儲高精度同步采樣裝置采集的采集數據、計算模塊中的計算過程數據、操作模塊輸出的能量調節參數和負荷調節參數；

計算模塊，用于調取數據庫中存儲的電參量數據，并依據電參量數據計算得到環境能量功率與能量轉換效率；

展示模塊，用于對計算模塊的計算過程數據進行顯示；

操作模塊，用于根據輸入信息向測試環境模塊傳輸能量調節參數以及向可調負載傳輸負荷調節參數。