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骑行是最受欢迎的运动与休闲活动之一，每年有数百万新人将自行车融入日常。健身与活动追踪器是骑行新手与资深爱好者的强效激励工具。为此，研究人员提出LaserFit，一种基于激光的直接测力功率计，用于骑行过程中的健身与活动追踪。研究人员开发了嵌入式硬件以采集扭矩与车
骑行是最受欢迎的运动与休闲活动之一，每年有数百万新人将自行车融入日常。健身与活动追踪器是骑行新手与资深爱好者的强效激励工具。为此，研究人员提出LaserFit，一种基于激光的直接测力功率计，用于骑行过程中的健身与活动追踪。研究人员开发了嵌入式硬件以采集扭矩与车轮转速数据，数据由安装在后轮的激光式位置传感系统产生，用于精确记录骑行者输出功率。传感器数据经蓝牙/ANT+传至智能手机进行采集与分析。该装置可低成本制造，且精度媲美市售最昂贵系统。文章给出元器件级成本分析，显示LaserFit传感硬件制造成本仅为商用直接测力功率计零售价的一小部分。为评估精度，研究人员开展大量实验，结果表明在室内与野外条件下，LaserFit与SRM功率计相比在多组试验中呈强相关（r=0.97），可作为连续骑行训练与成绩测量的有效替代方案。
研究背景方面，骑行作为高效通勤与体重控制方式，其健身追踪需求随可穿戴设备市场增长而上升；但现有骑行功率测量多依赖踏板、曲柄或轮毂应变片（strain gauge）式直接测力功率计，存在价格高昂、安装复杂、不可跨车转移等痛点，而基于GPS与逆推模型的“功率估算”方法又无法响应风速与踏频的快速变化。为此，研究人员开展LaserFit研究，提出一种在后轮轮毂与轮圈间利用自行车轮幅区作为扭簧、以激光位移反推扭矩的接触式光学直接测力方案，结论显示其与SRM参考功率计相关系数达0.97，且物料成本原型约70英镑、千台估降至20英镑，意义重大；该文发表于《Metrology》。
关键技术方法上，研究人员在Mavic Cosmic与Ksirium两款后轮上做静态杠杆配重标定以获取扭转系数k；以STM32F105RC微控制器、1 mW激光模块、一维位置敏感探测器（1D-PSD, S3932）、16位LTC1865 ADC、加速度计测向心加速度求角速度，经Zemax优化光路后由IIR低通滤波抑噪，蓝牙SPP与ANT+ Cycling Power协议输出；实验室用CycleOps PowerBeam Pro台架与SRM二十片应变片计对照，野外进行1小时城市混合路况骑行对照，采样1 Hz由WASP-N桥接ANT+至Wi-Fi收录。
研究结果各节要点如下：原理（第3节）阐明后轮受踩踏扭矩后轮毂相对轮圈产生0.1°–1°扭移，经激光自轮毂射向轮圈直角棱镜原路返回、在PSD上位移ΔxH放大2R倍，结合角速度ω由P=k·ΔxH·ω/(2Rr)得功率；系统架构（第4节）含光学板、柱面透镜、棱镜、双运放前置、主板的ADC与BLE/ANT+，PC工具配置轮刚度与周长；测试（第5节）中5.1标定显示两轮在0–35 N·m内线性（Pearson>0.999），Cosmic比Ksirium切向刚度高8%，5.2实验室10分钟稳态三表（SRM、PowerBeam、LaserFit）吻合且LaserFit对突变负载跟踪更贴近台架，5.3野外1小时骑行LaserFit对SRM斜率0.98、r=0.97。
讨论部分指出：轮构造决定k而非普适常数，换轮需重标；强光下PSD共模电流未被窄带滤光与调制同步探测完全验证，振动20–50 Hz对加速度角速通道影响待振台量化，棱镜胶层蠕变与温漂0–40℃未长周期评估；对比市售表，LaserFit不替换传动件、千台物料约20英镑是直接测力类最低成本floor。结论部分翻译：准确且廉价的功率测量仍是骑行群体核心挑战，市售表贵、装难或限车型；本文呈交LaserFit这一激光直接测力功率计，嵌入式硬件采后轮扭矩与转速经蓝牙/ANT+至手机，实验得与SRM相关r=0.97，可作连续骑行训练有效替代；其千台物料成本远低于曲柄/踏板式且无需替换传动组件，当前局限为每轮标定及直晒/强振/长期野外未验证，后续待解。
