【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波无线能量传输和智能制造领域，具体为基于微波无线能量传输的人体健康监测手环及制备方法。
技术介绍
1、电磁波是微波能量的载体，对电磁波的研究让人类走上了高速的信息通道，同时通过电磁波可以实现无线能量传输，也将给能量的传输带来新的生机。赫兹于十九世纪所做实验证明了微波能量可以通过空间进行传输，为人类通信事业开辟了新道路。
2、智能制造技术的出现为生产制造提供了新的思路，其中3d打印技术，区别于减材制造，采用增材制造的方式，节约了材料的使用，同时为产品复杂结构设计提供可能。
3、但是传统3d打印因为其以平面层叠加的打印方式在曲面平台上难以打印制备，本专利技术通过算法设计改变传统3d打印在打印过程中的运动轨迹，实现在类手臂曲面上一体打印制备。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术提出了基于微波无线能量传输的人体健康监测手环及制备方法，本专利技术的目的在于提供一种区别于传统智能手环电池供电的供电方式，内部配备了双频段柔性接收天线以接收固定电磁能量发射台和日常生活中的电磁能量，并通过设计好的各个模块将其转换为稳定的可持续的能量，最终目标是改善每个人在使用智能手环对自身生理进行监测评估时的体验，提升使用者的舒适度。同时通过共形打印制备柔性接收天线，减少了实际产品与仿真时电参数的差距，进一步增强了能量转换效率。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、基于微波无线能量传输的人体健康监测手
4、作为本专利技术进一步改进，所述柔性接收天线由共形3d打印制备，所述柔性接收天线的辐射主体部分由用于金属3d打印的液态金属材料制成，通过3d打印技术打印在改性电介质材料上打印制备，并选用柔性材料作为衬底，所述柔性接收天线的主接收频率由选用的固定微波能量发射台发射的微波能量频率决定，副接收频率选用微波信号频段。
5、作为本专利技术进一步改进，所述柔性接收天线的辐射主体部分用金属3d打印制成微网金属结构，使用微网金属结构制备成为光学透明的柔性天线，便于与柔性太阳能收集板集成起来，同时不影响太阳能板的能量收集。
6、作为本专利技术进一步改进，所述整流电路部分由四个肖特基二极管组成全桥电路，所述匹配电路部分使用串并联电感和电容的方式，将负载端阻抗与电源端阻抗匹配起来，所述稳压电路部分通过升降压模块、稳压芯片以及电容滤波给低功耗单片机主控模块提供稳定的3.3v电压。
7、本专利技术提供基于微波无线能量传输的人体健康监测手环的制备方法，具体步骤如下：
8、步骤1、首先用扫描仪对使用者手臂进行扫描来得到手臂的三维模型；
9、步骤2、然后将手臂的三维模型导入仿真软件中，再将柔性接收天线及衬底共形在使用者手臂的三维模型上进行仿真调参，将柔性接收天线的电参数调至与设计接收的电磁波频段相吻合；
10、步骤3、最后将使用者手臂的三维模型通过3d打印中的fdm工艺打印制备，并将其作为柔性接收天线打印制备时的支撑平台，所使用的多喷头打印机的喷头为气压挤出式喷头和压电微喷头，将手臂模型固定在打印平台上，通过三维位置定位保证柔性接收天线的在手臂模型上的打印位置与仿真时的位置一致，再使用共形打印的算法实现在手臂模型的曲面上制备柔性接收天线，同时将太阳能收集板置于光学透明的柔性接收天线下面，柔性pcb电路板制备由智能机械手识别抓取器件放置在预设好的位置，之后使用压电微喷头打印作为导线，再使用气动喷头挤出柔性材料进行包覆，最后将柔性接收天线与柔性pcb电路板通过sma接头相连就得到这种基于微波无线能量传输的人体健康监测手环。
11、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
12、1、该人体健康监测手环其能量供给由柔性双频段接收天线接收固定电磁能量发射台电磁波能量和回收利用日常生活中的电磁能量以及太阳能，减去了繁杂的充电过程同时回收了日常生活中浪费的电磁波能量，绿色环保。
13、2、柔性接收天线使用微网金属结构制备成为光学透明的柔性天线，便于叠加在太阳能收集板上并且不影响光照，极大提高了能量传递效率。
14、3、通过共形三维打印技术生产制备柔性双频段接收天线，极大地减少了实际打印生产的产品与利用用户手臂三维模型进行仿真得到参数的差距，降低了打印平面产品在实际佩戴中因为人体手臂弧度产生的形变而影响产品的性能参数，缩小了由性能参数改变带来的能量损耗。
15、4、与传统人体监测手环相比，本手环可以通过调整柔性接收天线的接收频段，使其在偏离固定的微波信号发射源时无法使用，当应用在公共场合时比如健身房中能够有效的限制使用范围。
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1.基于微波无线能量传输的人体健康监测手环，其特征在于，包括双频段共形的柔性接收天线（1）和集成各个模块的柔性PCB电路板（2），所述柔性PCB电路板（2）集成有电源管理模块（3）和人体健康监测系统，所述柔性PCB电路板（2）中电源管理模块（3）包括整流电路部分（4）、匹配电路部分（5）、稳压电路部分（6）和太阳能收集板（10）这四个部分作为手环的供电模块，所述人体健康监测系统由低功耗单片机主控模块（7）、传感器模块（8）以及蓝牙模块（9）组成，所述柔性接收天线（1）通过sma接头（11）与柔性PCB电路板（2）相连。
2.根据权利要求1所述的基于微波无线能量传输的人体健康监测手环，其特征在于：所述柔性接收天线（1）由共形3D打印制备，所述柔性接收天线（1）的辐射主体部分由用于金属3D打印的液态金属材料制成，通过3D打印技术打印在改性电介质材料上打印制备，并选用柔性材料作为衬底，所述柔性接收天线（1）的主接收频率由选用的固定微波能量发射台发射的微波能量频率决定，副接收频率选用微波信号频段。
3.根据权利要求2所述的基于微波无线能量传输的人体健康监测手环，其
4.根据权利要求1所述的基于微波无线能量传输的人体健康监测手环，其特征在于：所述整流电路部分（4）由四个肖特基二极管组成全桥电路，所述匹配电路部分（5）使用串并联电感和电容的方式，将负载端阻抗与电源端阻抗匹配起来，所述稳压电路部分（6）通过升降压模块、稳压芯片以及电容滤波给低功耗单片机主控模块（7）提供稳定的3.3V电压。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于微波无线能量传输的人体健康监测手环的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.基于微波无线能量传输的人体健康监测手环，其特征在于，包括双频段共形的柔性接收天线（1）和集成各个模块的柔性pcb电路板（2），所述柔性pcb电路板（2）集成有电源管理模块（3）和人体健康监测系统，所述柔性pcb电路板（2）中电源管理模块（3）包括整流电路部分（4）、匹配电路部分（5）、稳压电路部分（6）和太阳能收集板（10）这四个部分作为手环的供电模块，所述人体健康监测系统由低功耗单片机主控模块（7）、传感器模块（8）以及蓝牙模块（9）组成，所述柔性接收天线（1）通过sma接头（11）与柔性pcb电路板（2）相连。
2.根据权利要求1所述的基于微波无线能量传输的人体健康监测手环，其特征在于：所述柔性接收天线（1）由共形3d打印制备，所述柔性接收天线（1）的辐射主体部分由用于金属3d打印的液态金属材料制成，通过3d打印技术打印在改性电介质材料上...
【专利技术属性】
技术研发人员：施建平，朱迁，朱文琛，王宇宁，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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