自行车功率计如何工作？
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市场上有几种不同类型的功率计，每种功率计的测量值略有不同，以便进行估算。此外，他们测量所测量内容的方式也对其准确性有影响。下面，我将讨论主要模型的测量内容，它们如何测量以及对准确性的影响。
功率是工作率（因此您需要知道工作量和完成工作的时间跨度），而工作是在一定距离上施加的力，因此每个功率计都有不同的方法来测量功率力量，并且由于拥有专利，每个人都选择在不同的“位置”进行度量。
除了iBike以外，大多数功率计都测量传动系统中某处的力：从后到前工作，PowerTap（和旧的Look MaxOne）在后轮毂上测量，旧的Polar系统沿链条测量， Quarq，SRM，Rotor和Power2Max在前链环的星形轮处进行测量，新的Look / Polar和Garmin Metrigear（到目前为止，尚未发布，但尚未发布）在踏板主轴处进行了测量，Brim Brothers（已发布但未发布）进行了测量。在鞋夹处，Ergomo在底托处测量，而Stages在左曲柄处测量。iBike的测量方式完全不同，如下所述。在沿着传动系统的各个点进行测量的一个结果是，传动系统的损失将（或不会）以不同的程度来计算；例如，PowerTap的读数通常低于SRM，因为其中一个是大多数传动系统损失的“上游”，而另一个是“下游”。与严格的“准确性”问题相比，这种区别更多是定义性问题（在某种意义上，“总收入或净收入是更“准确”的收入衡量标准吗？”除非您有特定的用途，否则很难做到这一点）说哪个更“准确”）。
市场上大多数功率计都使用应变计，应变计是小的薄箔条，其导电性和电阻随着变形而变化。应变计用于许多应用（例如桥梁）中，其特性已广为人知。通常，将应变计组合在“ rosette”或“ Wheatstone电桥”中以产生更高的精度和精度（更多的应变计通常会产生更好的结果），并且在正确运行时，通常使用Power Tap，Quarq和SRM准确度在百分之几以内（并且同样重要的是，高精度）；这已经在静态（使用悬挂在曲柄上的已知重量）和动态（在实验室使用大型动力转鼓）上进行了验证。然后将力与角速度或角速度的测量值结合起来以获取功率。应变计的一个优点是，即使设备静止不动，也可以测量电阻的变化，因此骑自行车的人可以在家中通过从曲柄悬挂已知重量的砝码来测量基于应变计的功率计的精度。然而，应变计方法的一个普遍问题是，它们可能对温度变化敏感，因此需要在行驶之前（有时在行驶过程中）“重新调零”。旧版Look MaxOne的致命弱点是防水性，而不是应变计或测量方法。例如，原始的Power2Max（和旧的停产的SRM“ Amateur”模型）使用的应变计比当前的PowerTap，Quarq，或SRM模型以及用户的报告（随后被制造商认可）表明，该传感器对乘车过程中的温度漂移比其他传感器更敏感。Power2Max在2012年末进行了重新设计和更新，并且有报告称温度问题已得到很大解决。Stages的一项声称功能是围绕自动温度补偿进行设计的-截至2013年初，用户仍在评估此声明，现在判断他们的方法是否达到了要求还为时过早。
旧的Polar功率计测量通过链条张力沿着链条传递的力，并包括一个链条速度传感器以获取全部功。在链条中，沿链条传递的力越大，张力越高，可以通过物体的共振频率来测量张力（例如，用指甲拔出高张力的辐条会产生高频音，而拔出松散的辐条会产生高音调）低调）。作为历史记录，Polar链条张力传感器的概念验证原型是电吉他的拾音器。链条速度传感器安装在拨链器的一个转轮上，并且可以在链条铆钉通过时计数磁场中的“脉冲”。由于链铆钉之间的距离已知，因此链速很容易计算。至于准确性，当Polar运作良好时，很好 但是，确实不是很顽皮。更糟糕的是，通常很难说出它何时是顽皮的。旧的Polar功率计的故障有三方面：1）链条张力传感器需要靠近链条，这很难实现，因为链条有时必须位于大或小的链环或大或小的链环中。小后齿轮 2）链速传感器有时不知所措，并且给出了错误的速度读数；3）部分由于裸露的电线和密封不良的“吊舱”而导致的不完全耐候性。由于链条有时必须位于大或小的链环或大或小的后齿轮中，因此很难实现。2）链速传感器有时不知所措，并且给出了错误的速度读数；3）部分由于裸露的电线和密封不良的“吊舱”而导致的不完全耐候性。由于链条有时必须位于大或小的链环或大或小的后齿轮中，因此很难实现。2）链速传感器有时不知所措，并且给出了错误的速度读数；3）部分由于裸露的电线和密封不良的“吊舱”而导致的不完全耐候性。
基于Ergomo底部支架的功率计使用光学传感器和一系列“窥视孔”来测量底部支架的扭矩。这种设计的一个奇怪的特点是它只能测量通过底架的（扭转）力。因此，它仅测量左腿贡献的力量：要获得总力量，它会使左腿贡献增加一倍。加上安装和校准Ergomo的困难（必须完全如此安装），这取决于腿间双侧对称，这是Ergomo的丧钟。Stages功率计类似地通过左曲柄的变形来测量力，并将“ left”加倍以得出总功率的估计值。使用仪表式踏板的研究表明，左右腿之间的功率生产中的双侧不对称是正常现象，更糟糕的是，研究表明，不对称性会随着努力程度而改变。但是，一些车手愿意接受这种固有的不准确性和不精确性。
由于旧的Polar功率计和Ergomo功率计均未使用应变计，因此骑车人无法在现场静态检查其精度和精确度。它们只能动态检查（或对照已知的功率表进行检查）。
有传言称未发布的Garmin Metrigear和Brim Brothers踏板功率计或踏板防滑计功率计使用压电传感器和固态加速度计，而不是箔片应变计，但在进入市场之前，所有关于精度或精度的主张都应以盐粒为准。基于踏板或防滑板的功率计的设计中一个有趣的问题是必须知道力的方向和踏板主轴的位置：例如，如果您在踏板行程的底部添加向下的力，浪费了力量，因为它无助于曲柄向正确的方向移动；同样，如果您在上冲程中向下（但是轻按），那将抵消另一条腿在下冲程中施加的一些力。因此，跟踪各种力矢量是获得可靠的精度和精确度的关键。在某种程度上，Stage功率计有时也可能会遇到相关问题：Stages在踏板中使用固态加速度计（类似于在智能手机中可以找到的固态加速度计）来确定其位置。舞台的早期生产模型受到踏板位置测量不精确的困扰，因此踏板速度也不精确-这对最终功率估算的精度产生了影响。
最近发布的（截至2012年1月）Look / Polar功率计使用沿踏板主轴排列的应变计，并且必须小心安装每个踏板，以使踏板知道施加力的方向-随踏板提供了专用工具。踏板有助于方向。为了简化将测得的力转换为扭矩值，“外观/极性”踏板仅允许使用四种不同的曲柄长度：170mm，172.5mm，175mm和177.5mm。当前不支持小于170毫米的曲柄。一个踏板是“主”踏板，另一个踏板是“从”踏板；从踏板将信息传送到主踏板，然后从主踏板将两个踏板的数据打包并转发到主机。在这一刻，Look / Polar踏板使用自己的传输协议，并且尚未有其他制造商签约提供兼容的头枕。新型Look踏板的早期报告证实，踏板的方向至关重要：由于踏板的主轴很小，对齐的绝对误差很小，其角度方向的相对误差就会很大。
iBike采用完全不同的方法：它间接计算功率。也就是说，您需要一定的功率来克服势能的变化（爬升或下降），动能的变化（加速或减速），克服空气阻力（包括风）和滚动阻力，因此如果了解地面速度，坡度，风速，您的总质量（加上自行车和所有设备），然后结合滚动阻力系数（Crr）和空气阻力和前表面积（CdA或阻力面积）的估算值，即可计算出总功率（例如，请参见此处）。从本质上讲，市场上的其他功率计都通过测量沿传动系统某处的驾驶员提供的功率来关注“供应侧方程”。iBike通过测量抵抗风，坡度和其他拖曳力来移动自行车所需的动力，专注于“需求侧”。在正常情况下，这可能是非常准确的（也许甚至是令人惊讶的）准确度，尽管以此方式估算的功率的精确度并不那么好-iBike假定空气阻力区域（即CdA）是恒定的，因此如果骑手改变位置（例如，从水滴移动到条形顶部），或者由于偏航角改变而导致风速不同，则功率估算将关闭。总的来说，iBike已被证明对于爬坡非常准确。滚动课程或骑行包的情况更少，因此整体准确性取决于骑乘的确切组合以及风向的可变性。与基于非应变仪的老式Polar和Ergomo一样，无法对iBike进行静态检查以确保其准确性或准确性；更糟糕的是，由于它取决于梯度和风速，因此也无法在实验室的动态设备上进行检查。当骑手在同一辆自行车上安装了另一个功率计并比较了两个数据流时，便在现场对iBike进行了检查。
功率计的准确性存在一些“同时”的比较，其中一名骑手在自行车上安装了两个或多个功率计，然后进行结构化或非结构化的骑行。您可以在这里和这里看到一个这样的“ Rosetta Stone”比较。
总的来说，所有商业发布的功率计在经过重新调整并在理想条件下均能保持精确（有时甚至精确）。但是，条件并非总是理想的，并且零件会损坏，变脏和变质。如果精度和精度很重要，那么“设计”精度（无论是基于应变计，光学传感器，磁传感器还是风速传感器）只是成功的一半：同样重要的是在家中验证功率计的能力，因此您可以告诉他们什么时候出发。
我发现第一个SRM功率计的这张图片很有趣：
曲柄像操纵杆一样进行装配（围绕主轴旋转）-踩踏板的力越强，应变仪弯曲得越多，应变仪的输出将用作计算瓦特数的一部分（在另一篇文章中有更好的描述）答案！）
许多现代功率计本质上是对此概念的改进
从根本上讲，功率计均通过测量力（或扭矩）和速度来工作。
http://en.wikipedia.org/wiki/Power_(physics)#Mechanical_power
P(t) = F(t) * v(t)
换一种说法：
Power = Force * velocity
基于踏板或曲柄的功率计将测量向曲柄施加了多少扭矩。这与您的节奏相结合，可以为您提供动力输出（及时添加，您就可以完成全部工作）。
基于轮毂的功率计正在测量传动系统施加在轮毂上的扭矩，并将其与速度或车轮旋转计数相结合，以执行相同的基本数学运算并在那里计算功率输出。
基本上，一个测量进入传动系统的功率，另一个测量来自传动系统的功率。如果同时具有这两种功能，则由于动力总成系统中的动力损失，轮毂功率计将显示稍少的动力。但是，自行车传动系统非常高效（尤其是维护良好时），因此我不会担心差异很小。在某种程度上，这可能取决于您是否更在意您的动力输出还是整个骑手+自行车系统的动力输出。
实际的潜在物理机制可能是一个应变计，该应变计由细金属丝构成的曲折曲折形，在施加力时会略微弯曲。弯曲导线会改变电阻。http://en.wikipedia.org/wiki/Strain_gauge
我也听说过功率计可以测量踏板的作用力。我认为需要告诉他们曲柄的长度。我也听说过测量链条振动以计算链条张力以获取力/扭矩信息以计算功率输出的系统。