科技日?qǐng)?bào)記者 頡滿斌 通訊員 余若怡
記者7月22日從蘭州大學(xué)獲悉，該校材料與能源學(xué)院青年教授劉書(shū)海研究團(tuán)隊(duì)提出并成功驗(yàn)證了一種阻抗解耦新策略，有效解決了長(zhǎng)期困擾自供能傳感系統(tǒng)的精度難題，實(shí)現(xiàn)了高精度實(shí)時(shí)多模態(tài)傳感，為自供能多模態(tài)傳感技術(shù)的應(yīng)用邁出關(guān)鍵一步。相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·通訊》上。
“自供能傳感技術(shù)可利用環(huán)境中的能量為傳感器供電，日益成為物聯(lián)網(wǎng)和5G時(shí)代解決偏遠(yuǎn)或移動(dòng)設(shè)備供電難題的理想方案?！眻F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人劉書(shū)海介紹。然而，自供能傳感系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)與傳感器、傳感器與傳感器之間存在阻抗耦合效應(yīng)，導(dǎo)致該系統(tǒng)測(cè)量的傳感精度下降，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
阻抗解耦策略的工作原理。受訪者供圖
針對(duì)以上問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)孫浩博士創(chuàng)新性地提出了一種阻抗解耦策略，通過(guò)在電路中巧妙引入小阻值固定電阻構(gòu)建分流電路，有效穩(wěn)定了整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的阻抗，成功消除了系統(tǒng)內(nèi)部的阻抗耦合干擾。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用該策略的自供能傳感系統(tǒng)能顯著提升發(fā)電機(jī)為傳感器的實(shí)時(shí)供電性能，確保傳感精度，其相對(duì)測(cè)量誤差可低至4.6%以內(nèi)。此項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)自供能多模態(tài)傳感系統(tǒng)提供了有益的探索，有助于進(jìn)一步推動(dòng)其實(shí)際應(yīng)用。
憑借出色的自供能特性和高精度傳感能力，基于該阻抗解耦策略構(gòu)建的自供能多模態(tài)傳感系統(tǒng)在極端環(huán)境中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可長(zhǎng)期部署于偏遠(yuǎn)無(wú)人區(qū)等地，為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害早期預(yù)警、戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)感知等關(guān)鍵領(lǐng)域提供穩(wěn)定可靠的技術(shù)支撐。
“該策略有效解決了自供能傳感系統(tǒng)中的阻抗耦合難題，為自供能傳感系統(tǒng)的構(gòu)筑提供了新思路，在未來(lái)有望結(jié)合多種能量收集手段，構(gòu)建全天候無(wú)人值守多模態(tài)傳感網(wǎng)絡(luò)?！眲?shū)海表示。
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