新型风速传感器利用最小功率实现先进的天气跟踪
研究人员推出了一款开创性的微风唤醒风速计 (B-WA)，它采用滚动轴承摩擦纳米发电机 (RB-TENG)，为低能耗环境监测提供了一种新策略。B-WA 能够在各种风况下自主高效运行，标志着可持续环境监测领域的重大进步。
风速计是收集气象数据的重要工具，对于准确的天气预报和环境监测至关重要。传统风速计通常面临与高维护和运营成本相关的挑战，这主要是由于其高静态功耗和对电池供电的依赖。这些挑战在偏远地区尤其严重，因为更换电池或维修设备既困难又昂贵。低功耗自唤醒风速计的引入可以改变环境监测，通过延长部署时间、减少维护频率并提高这些关键但难以到达区域的数据收集可靠性。北京纳米能源与纳米系统研究所的团队于 2024 年 4 月 8 日在《微系统与纳米工程》上发表了
一项新研究(DOI：10.1038/s41378-024-00676-7)，开发了一种微风唤醒风速计 (B-WA)，旨在显着增强远程天气监测能力。 新开发的 B-WA 集成了以下关键组件：两个滚动轴承摩擦纳米发电机 (RB-TENG)、一个自唤醒模块 (SWM) 和一个信号处理模块 (SPM)。B-WA 可以保持接近零功率的静止状态，直到被超过 2 m/s 的风速激活。RB-TENG 旨在利用滚动轴承的运动产生电能，并利用这种电能将设备从低功耗状态唤醒。激活后，SWM 可以在短短 0.96 秒内唤醒整个系统，实现实时风速测量。同时，SPM 处理 RB-TENG 产生的信号频率，以 9.45 Hz/(m/s) 的灵敏度准确监测风速，确保数据收集精确可靠。 该项目的首席科学家张驰教授表示：“该设备不仅突破了纳米技术的界限，还为全球气象监测挑战提供了可持续的解决方案。其低能耗和高灵敏度对于未来的环境传感至关重要。” 这项技术对于农业规划和自然灾害预防等领域至关重要，在这些领域，准确及时的气象信息可以显著影响决策和运营安全。B-WA 坚固耐用且维护成本低的设计使其非常适合集成到物联网 (IoT) 网络中，从而增强各个部门的分布式环境监测。
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