[发明专利]复合环境下传感器微能量收集装置性能测试方法及系统

说明书

本发明公开了复合环境下传感器微能量收集装置性能测试方法及系统，涉及传感器测试技术领域，其技术方案要点是：将加载的环境微能量转化为电能输出，并对转化的电能处理后输出符合传感器供电标准的电源以向模拟传感器负荷的可调负载供电，以及将供电回路串入高精度同步采样装置；采集测试环境中的风速信号、光照强度信号、振动信号，并采集微能量收集装置的电参量数据，以及将采集数据以数字采样值报文形式发送至后台系统；计算分析后输出环境能量功率与能量转换效率。本发明可同时施加光能、风能、振动能激励，提供复合能量测试环境，具备电参量、功率测量、能效评估的长期监测的功能，可以用于具备复合能量收集器的微能量收集装置的性能测试。

技术领域

本发明涉及传感器测试技术领域，更具体地说，它涉及复合环境下传感器微能量收集装置性能测试方法及系统。

背景技术

传感器微能量收集装置，是通过采集环境中普遍存在的能量，如光能、热能、机械能、电磁能等，并转化为电能后可向传感器网络进行供电的装置。有别于传统的收集装置，这类装置可运行于弱光、低风速区域，具备较低的启动阈值与较高的能量转换效率，为功耗在μW至mW量级低功耗传感器提供运行电能，是实现物联网传感器网络自供能与免维护的前提。

微能量收集装置一般由收集器与能量管理电路构成，收集器将环境能源转换为微弱电能输出至能量管理电路，再由能量管理电路将微弱电能转换为可供传感器运行的电源，存储或直接向传感器供电。随着传感器MEMS技术的发展，通常微能量收集装置会将多种能量收集技术集成在同一节点上，确保节点可以在能源形式单一或不足时也能正常工作。目前，对微能量收集装置的测试工作仅限于搭建简易的测试环境，加载的环境能量激励一般也仅止于风能或光能等单一能量，测试项目一般也仅限于输出电压测试，无法实现多种能量测试环境下的转换效率严格评估与性能持续监测。

因此，如何研究设计一种复合环境下传感器微能量收集装置性能测试方法及系统是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供复合环境下传感器微能量收集装置性能测试方法及系统。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了复合环境下传感器微能量收集装置性能测试方法，包括以下步骤：

建立用于提供连续可调的微风、微光、微振动能量输入的测试环境；

通过微能量收集装置的收集器将加载的环境微能量转化为电能输出，并通过微能量收集装置的电源管理电路对转化的电能处理后输出符合传感器供电标准的电源以向模拟传感器负荷的可调负载供电，以及将供电回路串入高精度同步采样装置；

通过高精度同步采样装置同时采集测试环境中的风速信号、光照强度信号、振动信号，并同步采集微能量收集装置的电参量数据，以及将采集数据以数字采样值报文形式发送至后台系统；

通过后台系统依据数字采样值进行计算分析后输出环境能量功率与能量转换效率，并对计算过程数据进行保存与显示，以及通过后台系统输出反馈调节能量输入的能量调节参数、负反馈调节模拟负荷的负荷调节参数进行动态测试。

进一步的，所述环境能量功率、能量转换效率的计算过程具体为：

获取数据库中存储的风速信号、光照强度信号、振动信号的采样值；

分别对测试环境中各个能量输入功率进行计算，得到对应的环境能量功率；

通过对环境能量功率进行时间积分计算，得到预设时间段内对应能量的环境能量值；

将微能量收集装置的输出电能与各个环境能量值之和对比，计算得到能量转换效率。

进一步的，所述风速信号的环境能量功率计算公式具体为：