无电池振动供电传感系统

宽频振动供电

将结构承载、力感知与振动能量收集集成于一体的无电池智能组件，可在无人值守的铁路道岔环境中自供电运行并无线传输数据。

Sun, Yuhua · 严岩 · Song, Tian · 刘岗 · 吴飞 · 王萍 · 高鸣源

iScience 2024

参数信息

感测力

4 kN

平均输出功率

6.9 mW

工作频带宽度

500 Hz

技术优势

免电池自供电

系统将结构受力、力感知和振动能量收集集成于一体，无需外部电源，适合长期无人值守运行。

宽频振动取能

在0.2 mm振动幅度、约500 Hz宽频带下仍可输出6.9 mW平均功率，适应铁路道岔多变振动环境。

无线传输免布线

支持无线数据传输，无需铺设通信线缆，简化安装并增强部署灵活性。

应用场景

• 铁路基础设施监测：为道岔转换力提供自供电无线监测，替代有线传感器和人工巡检。
• 无源无线传感：消除电池更换需求，实现无人值守环境下的长期数据采集。
• 振动能量收集：将铁路振动转化为电能，驱动传感与无线通信，实现能量自给。
• 自供能MEMS：集成压电结构与微电子，无需外接电源即可完成力感知与数据发送。
• 智能结构：将传感、能量收集与结构承载融合为单一智能组件，提升基础设施智能化。