近日，蘭州大學材料與能源學院研究團隊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，實現(xiàn)高精度多模態(tài)傳感。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G技術的飛速發(fā)展，利用環(huán)境能量供電的自供能傳感技術愈發(fā)重要。但是，由于發(fā)電機與傳感器、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際傳感需求。因此，研究團隊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)絡的整體阻抗，切斷發(fā)電機與傳感器、傳感器與傳感器之間的阻抗耦合，以提高發(fā)電機收集機械能為傳感器實時供電的性能，進而提高自供能傳感系統(tǒng)的傳感精度。研究結果表明，基于該策略構建的自供能傳感系統(tǒng)能夠實現(xiàn)實時多模態(tài)傳感，相對測量誤差低至–4.6%（圖2）。這項工作為設計自供能多模態(tài)傳感系統(tǒng)提供了有益的指導，并有助于其實際應用。

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時多模態(tài)傳感演示

基于該阻抗解耦策略構建的自供能多模態(tài)傳感系統(tǒng)，特別適用于偏遠無人區(qū)、軍事戰(zhàn)場等極端環(huán)境下的長期部署，其獨特的自供能特性和實時多模態(tài)傳感功能將為生態(tài)網(wǎng)絡監(jiān)測的構建、自然災害早期預警及戰(zhàn)場形勢感知等關鍵領域提供技術支撐。研究團隊成員劉書海表示：“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)的構筑提供了新思路，未來有望結合多種能量收集手段，構建全天候無人值守多模態(tài)傳感網(wǎng)絡?！?/p>

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

來源：蘭州大學