Vol.34No.82014.8
船电技术|应用研究
适用于无线传感器网络的应变能收集系统研究
顾雪晨
（海军驻上海地区舰艇设计研究军事代表室，上海200011）
摘要：为了使嵌入式无线传感器不再依赖电池供电，开发一个新型的利用应变能传感器系统。首先用单向排列的压电纤维与一块复合材料样品叠压。再将一个箔式应变计与压电纤维粘和并校准其分流值。该样品用一个电动装置驱动，频率分别为60Hz、120Hz和180Hz，其在3处承受周期性弯曲负载（75到300μ8 峰值)。验证应变能收集系统的可行性。
关键词：应变能量压电传感器射频微机电系统
中图分类号：TP301
文献标识码：A
文章编号：1003-4862（2014）08-0077-04
Researchon StrainEnergyHarvestingSystem
forWireless SensorNetworks
GuXuechen
(Naval Representatives Office in MARIC, Shanghai 200011, China)
Abstract:In order to make the embedded wireless sensor network not rely on batteries, a robust strain energy harvesting system isdeveloped.First,acomposite material specimen is laminated with unidirectional alignedpiezoelectric fibers.Then a foil strain gauge isbonded to thepiezoelectric fiber and shunt calibrated The specimen is loaded in three point cyclic bending (75 to 300 μe peak) by using an electrodynamic actuator operatingat60,120,and180Hz.Thefeasibilityof robust strain energyharvesting system is demonstrated
Keywords: strain; energy; piezoelectric; sensors; RF; MEMs
0引言
这项工作旨在开发一个新型的传感器系统，该系统无需电池即可无线发送数据。取而代之的是，它可以依靠从其周围环境收集振动或应变能来获得电力以维持工作。这将会使对设备和建筑物等的监测工作不再受限于电池的寿命。智能建筑和设备等将能持续自动发送数据[]。
为了实现利用应变能的传感器方案，系统所有的部件（传感器、调节器、处理器、数据存储器和数据传输器）消耗的功率必须和应变能的可用功率相匹配。因此，尽量减少系统功率消耗和提高应变能收集效率是同等重要的。
许多技术可以用于减小传感器能耗。例如超微型差动可变磁阻转换器（DVRT's）可以完全被收稿日期：2014-03-11
作者简介：顾雪晨（1981-)，男。研究方向：电气工程。万方数据
动地（即无功耗）测量应变力且最大分辨率可达 25 μe/2)。
图1MicroStrain的数据记录收发节点
无线网络所需功耗同样也要求最小化。有一个建造低功耗无线传感器网络的方案是由 MicroStrain的数据记录收发网络实现的（图1)。该系统运用了具有数据记录能力的可寻址传感器节点和双向射频收发通信连接3。由中央主机决
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