發(fā)布時(shí)間：2023.06.26 新聞來(lái)源：南洋電纜_廣州南洋電纜有限公司 瀏覽次數(shù)：

南洋電纜：數(shù)據(jù)電纜的創(chuàng)新 人體通訊技術(shù)是什么？

健康監(jiān)測(cè)功用逐步成為我們運(yùn)用智能穿戴重要原因之一。但智能穿戴設(shè)備需求取下來(lái)充電，這會(huì)影響監(jiān)測(cè)健康數(shù)據(jù)的完整性。
近來(lái)，美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的研討人員規(guī)劃了一種無(wú)需取下智能穿戴設(shè)備就能夠充電的新處理計(jì)劃，名為ShaZam。
ShaZam其間的原理觸及體內(nèi)能量傳輸（Intra-Body Power Transfer，IBPT）技能，運(yùn)用人體作為傳輸電力的前言，完成在用戶與日常物品交互時(shí)以無(wú)線辦法為可穿戴設(shè)備充電。
該研討論文標(biāo)題為《ShaZam一種經(jīng)過(guò)人體體內(nèi)能量傳輸技能，運(yùn)用日常物品為智能穿戴設(shè)備充電計(jì)劃（ShaZam:Charge-Free Wearable Devices via Intra-Body Power Transfer from Everyday Objects）》，于6月24日宣布在世界計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（ACM）會(huì)議錄上。

 

確保人體安全情況下，讓電能流入流出
盡管在20世紀(jì)90年代IBPT的概念就被引進(jìn)，可是可行性評(píng)價(jià)及實(shí)際運(yùn)用等方面的探究還不是許多。與IBPT相關(guān)的首要技能應(yīng)戰(zhàn)是，在電流正向流入人體和反向流出人體的進(jìn)程確保人體的安全。
受體內(nèi)通訊（IBC）范疇的啟示（IBC是一種把人體當(dāng)作電纜，運(yùn)用通訊設(shè)備進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通訊的技能），運(yùn)用人體充電有兩種潛在的處理計(jì)劃，一是以人體為前向途徑，運(yùn)用準(zhǔn)靜態(tài)近場(chǎng)電容耦合樹立信號(hào)回來(lái)途徑的電容耦合辦法，二是視人體為有耗導(dǎo)電介質(zhì)的電容耦合辦法。
在電容耦合辦法中，功率發(fā)射器和接納器都將具有一個(gè)電極（稱為皮膚電極）與人體樹立電容耦合和一個(gè)起浮的金屬板（稱為接地電極）在空氣中樹立另一個(gè)與環(huán)境的電容耦合（包括兩個(gè)接地電極之間的寄生耦合）。
在這種裝備中，人體周圍的時(shí)變電場(chǎng)能夠近似為一個(gè)均勻的相場(chǎng)，它會(huì)誘導(dǎo)電流流過(guò)人體安排，然后傳遞能量。

 

▲運(yùn)用人體導(dǎo)電的示意圖
美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)研討人員的ShaZam智能穿戴設(shè)備充電處理計(jì)劃，就選用這種電容耦合機(jī)制，其間正向電路構(gòu)建辦法是經(jīng)過(guò)枯燥的銅原料電極讓射頻信號(hào)進(jìn)入身體安排，回來(lái)電路則經(jīng)過(guò)一對(duì)漂浮在空氣中的銅制金屬電極與周圍環(huán)境之間的固有天然電容樹立。
研討人員試驗(yàn)了在人與三種不同設(shè)備（臺(tái)式機(jī)外接鍵盤、筆記本上的鍵盤和轎車方向盤）觸摸時(shí)，這些設(shè)備經(jīng)過(guò)人體導(dǎo)電，將電力傳輸給腕戴式智能設(shè)備。

 

▲研討人員選用3種日常設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)
研討人員規(guī)劃的這種充電計(jì)劃現(xiàn)在能夠支撐Fitbit Flex和小米手環(huán)等超低功耗健康追尋器，但還無(wú)法支撐為像Apple Watch這種功耗高的可穿戴設(shè)備充電。
ShaZam目標(biāo)、設(shè)備差異于其他無(wú)線充電
其實(shí)無(wú)線充電現(xiàn)已不算一項(xiàng)新技能了，各大手機(jī)及智能穿戴廠商都大秀其無(wú)線充電技能，像本年小米、OPPO發(fā)布了它們自己研制的無(wú)線充電技能。
無(wú)線充電是指運(yùn)用磁感應(yīng)、磁共振以及電容耦合等機(jī)理完成電源到負(fù)荷的近場(chǎng)電力傳輸技能。
無(wú)線電力傳輸辦法大致分為兩類：一類是運(yùn)用能夠接納和發(fā)射無(wú)線電的天線，對(duì)進(jìn)行能量傳輸?shù)纳漕l無(wú)線充電，另一類是運(yùn)用儀器化的根底設(shè)施，可創(chuàng)立答應(yīng)成對(duì)設(shè)備樹立耦合的電場(chǎng)或磁場(chǎng)的電磁耦合無(wú)線充電（詳細(xì)有電磁感應(yīng)無(wú)線充電和電磁諧振無(wú)線充電兩種略有差異的充電辦法）。
射頻無(wú)線充電設(shè)備要么運(yùn)用專用發(fā)射器/接納器進(jìn)行周期性電能傳輸，要么從環(huán)境波源（如電視或播送電臺(tái)）中搜集電能。
像小米的隔空充電便是，隔空充電樁會(huì)有對(duì)設(shè)備進(jìn)行空間定位用的相位干與天線，勘探設(shè)備方位，以及相位操控天線陣列，經(jīng)過(guò)波束成形將毫米波定向發(fā)射給設(shè)備。設(shè)備端裝有信標(biāo)天線，在空間場(chǎng)內(nèi)播送設(shè)備方位信息，和接納天線陣列將充電樁發(fā)射的毫米波信號(hào)，經(jīng)過(guò)整流電路轉(zhuǎn)化為電能。
電磁耦合無(wú)線充電技能研討，更多研討是重視電容和電感傳輸形式，它們?cè)诖蠓块g內(nèi)發(fā)生電場(chǎng)或磁場(chǎng)，答應(yīng)設(shè)備經(jīng)過(guò)場(chǎng)耦合取得功率。盡管比根據(jù)天線的充電體系更節(jié)能，可是需求對(duì)根底設(shè)施進(jìn)行許多改造，以確保電場(chǎng)或磁場(chǎng)能夠無(wú)處不在地掩蓋所需的區(qū)域。
現(xiàn)在許多智能手表大多用這種電磁耦合無(wú)線充電辦法，這些設(shè)備會(huì)經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的無(wú)線磁路替代有線電線，完成電力的傳輸。充電時(shí)，充電器和被充電設(shè)備都得有線圈，并且兩者的線圈有必要對(duì)齊，并在極近的間隔下（觸碰）才干正常作業(yè)。

 

 

需求對(duì)齊線圈、間隔約束、充電設(shè)備數(shù)量約束這三項(xiàng)約束了電磁感應(yīng)無(wú)線充電的開展。例如，華為的HUAWEI WATCH 3闡明書中介紹，要確保2個(gè)方面操作正確才干順暢安全的充電，一是需“將手表放置在充電底座上，使手表反面貼合充電底座，調(diào)整貼合度直到手表屏幕呈現(xiàn)充電指示”，二是“在無(wú)線充電時(shí)，請(qǐng)運(yùn)用專用底座并確保線圈正對(duì)”。

 

 

電磁諧振無(wú)線充電技能對(duì)方位和間隔要求更低，有助于處理充電方位和充電數(shù)量等問題。像OPPO本年發(fā)布的隔空充電技能，便是選用電磁諧振傳遞能量，即便發(fā)射端與接納端的線圈方位沒有徹底符合，也能夠堅(jiān)持充電。
ShaZam智能穿戴設(shè)備充電處理計(jì)劃結(jié)合了射頻無(wú)線充電、電磁感應(yīng)和電磁諧振無(wú)線充電相同都是運(yùn)用了電磁原理進(jìn)行充電，差異點(diǎn)在于它們運(yùn)用的電介質(zhì)不同。電介質(zhì)能夠分為自由空間、人工根底設(shè)施和人體安排等等。而經(jīng)過(guò)人體安排需求更重視其安全性。
ShaZam計(jì)劃運(yùn)用的電介質(zhì)不同，其各設(shè)備和目標(biāo)的規(guī)劃與常見的無(wú)線充電辦法上有較大差異。
ShaZam計(jì)劃包括的IBPT的作業(yè)原理嚴(yán)厲約束人體安排直接耦合發(fā)射器和接納器的發(fā)射功率，然后最大極限地減小發(fā)射器的尺度和對(duì)人體介質(zhì)的損耗。
無(wú)線充電需考慮對(duì)其他設(shè)備的影響

近場(chǎng)無(wú)線充電運(yùn)用安全性方面是需求要點(diǎn)考慮。特別是在高頻（HF）范圍內(nèi)，入射時(shí)變電磁場(chǎng)（EMF）波會(huì)經(jīng)過(guò)人體安排發(fā)生位移電流（即空間中電場(chǎng)的時(shí)刻改變），這或許導(dǎo)致安排的熱損害，因而需求對(duì)選定的作業(yè)頻率進(jìn)行約束。
射頻無(wú)線充電露出的另一個(gè)問題是，對(duì)自動(dòng)/被迫醫(yī)療植入物的電磁攪擾以及對(duì)相同用到射頻的設(shè)備會(huì)有影響。
工信部在本年2月發(fā)布的《無(wú)線充電(電力傳輸)設(shè)備無(wú)線電辦理暫行規(guī)則（征求意見稿）》中就有相關(guān)內(nèi)容規(guī)則，說(shuō)到為了維護(hù)射電地理事務(wù)、確保船只、航空器專用無(wú)線電頻率的運(yùn)用安全，制止在射電地理臺(tái)址的維護(hù)間隔內(nèi)和船只、航空器內(nèi)運(yùn)用無(wú)線充電設(shè)備。
怎么處理或許削減這些影響，相同是智能穿戴無(wú)線充電需求考慮的工作。
定論：用戶需求帶動(dòng)規(guī)劃改變

從技能層面，經(jīng)過(guò)人體為智能穿戴設(shè)備充電現(xiàn)已成為實(shí)際，可是安全性測(cè)驗(yàn)還比較簡(jiǎn)單，參加試驗(yàn)的志愿者數(shù)量不多，有些數(shù)據(jù)還不具有代表性?？墒菫檫\(yùn)用人體做電介質(zhì)充電的下一階段發(fā)展現(xiàn)已夯實(shí)了根底。
像佳明出產(chǎn)的一款智能手表就配有太陽(yáng)能充電功用，MATRIX的PowerWatch有運(yùn)用人體熱能充電功用，這些或許更傾向于戶外用智能手表，各廠商也在研討有沒有更多的智能穿戴設(shè)備充電辦法。

 

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