近日，蘭州大學(xué)材料與能源學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)提出阻抗解耦策略用于提高自供能傳感系統(tǒng)中的傳感精度，實(shí)現(xiàn)高精度多模態(tài)傳感。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G技術(shù)的飛速發(fā)展，利用環(huán)境能量供電的自供能傳感技術(shù)愈發(fā)重要。但是，由于發(fā)電機(jī)與傳感器、傳感器與傳感器之間存在阻抗耦合，自供能傳感系統(tǒng)的傳感精度難以滿足實(shí)際傳感需求。因此，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種阻抗解耦策略（Impedance decoupling strategy，圖1），通過引入小阻值固定電阻作為分流電路，穩(wěn)定分流電路和傳感器網(wǎng)絡(luò)的整體阻抗，切斷發(fā)電機(jī)與傳感器、傳感器與傳感器之間的阻抗耦合，以提高發(fā)電機(jī)收集機(jī)械能為傳感器實(shí)時(shí)供電的性能，進(jìn)而提高自供能傳感系統(tǒng)的傳感精度。研究結(jié)果表明，基于該策略構(gòu)建的自供能傳感系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)多模態(tài)傳感，相對(duì)測(cè)量誤差低至–4.6%（圖2）。這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)自供能多模態(tài)傳感系統(tǒng)提供了有益的指導(dǎo)，并有助于其實(shí)際應(yīng)用。

圖1. 阻抗解耦策略的工作原理

圖2. 基于阻抗解耦策略的自供能實(shí)時(shí)多模態(tài)傳感演示

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)，特別適用于偏遠(yuǎn)無人區(qū)、軍事戰(zhàn)場等極端環(huán)境下的長期部署，其獨(dú)特的自供能特性和實(shí)時(shí)多模態(tài)傳感功能將為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的構(gòu)建、自然災(zāi)害早期預(yù)警及戰(zhàn)場形勢(shì)感知等關(guān)鍵領(lǐng)域提供技術(shù)支撐。研究團(tuán)隊(duì)成員劉書海表示：“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，未來有望結(jié)合多種能量收集手段，構(gòu)建全天候無人值守多模態(tài)傳感網(wǎng)絡(luò)。”

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61166-6

來源：蘭州大學(xué)