無須供電也能傳訊的水下感測器,可布置在海洋深處
作者 Emma stein | 發布日期 2019 年 08 月 21 日 13:59 |
一種無須電池、幾乎不用電源供應的水下感測與通訊系統被科學家研發出來了,麻省理工學院表示,這將能用來大面積覆蓋至今依然乏人問津的深層海洋,打造出「水下物聯網」。
電子儀器不用充電、不須配備電池聽起來很不可思議,但這確實是有可能美夢成真的研發方向,過去便有科學家嘗試過開發無須充電的手機,雖然結果表明,還有巨大瓶頸尚待突破。
而麻省理工學院團隊現在研發出無須充電、也不用裝備電池的水下感測器,能近乎零功率傳輸數據。
但要如何為無數個長期泡在海洋深處的感測器提供恆定功率?研究人員結合了兩種關鍵現象:反向散射(backscatter)、壓電效應(piezoelectric effect)。
反向散射是一種常用於無線射頻辨識(Radio Frequency IDentification,RFID)標籤的通訊技術,透過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據;壓電效應則是介電質材料中一種機械能與電能互換的現象。
團隊研發的水下感測與通訊系統包含發射器、接收器、感測器三部分,發射器和接收器必須連接電源,所以得放在船上或海上浮標,電池容易更換;感測器則是放在水下,其核心系統包含一個節點(node)、一個容納壓電共振器的電路板、一個能量收集單元、一個微控制器。
首先,發射器透過水發出聲波撞擊存儲數據的水下壓電感測器,接著壓電共振器吸收波後變形,如果不想反射波,則能量採集器從材料所產生的振動中儲存少量電荷,接收器接收不到反射波,就會解碼為 0;若感測器將聲波反射給接收器,則接收器就會解碼為 1,利用二進制方式有效通訊。
這項技術能將感測器布置在海洋深處,實時監測海水溫度梯度變化,也可以將感測器放在欲長時間研究的海洋生物身上,追蹤其去向而不用擔心感測器耗盡電力;甚至,未來有機會應用在探測器上,收集其他行星、衛星的海水樣本,比如土衛六泰坦。
影片:https://youtu.be/zC3HaY6YJLY
資料來源:https://technews.tw/…/battery-free-sensor-underwater-backs…/
同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過18萬的網紅公視新聞網,也在其Youtube影片中提到,更多新聞與互動請上: 公視新聞網 ( http://news.pts.org.tw ) PNN公視新聞議題中心 ( http://pnn.pts.org.tw/ ) PNN 粉絲專頁 ( https://www.facebook.com/pnnpts/ ) PNN livehouse.in頻道 ( ...
海上浮標 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的精選貼文
無須供電也能傳訊的水下感測器,可布置在海洋深處
作者 Emma stein | 發布日期 2019 年 08 月 21 日 13:59 |
一種無須電池、幾乎不用電源供應的水下感測與通訊系統被科學家研發出來了,麻省理工學院表示,這將能用來大面積覆蓋至今依然乏人問津的深層海洋,打造出「水下物聯網」。
電子儀器不用充電、不須配備電池聽起來很不可思議,但這確實是有可能美夢成真的研發方向,過去便有科學家嘗試過開發無須充電的手機,雖然結果表明,還有巨大瓶頸尚待突破。
而麻省理工學院團隊現在研發出無須充電、也不用裝備電池的水下感測器,能近乎零功率傳輸數據。
但要如何為無數個長期泡在海洋深處的感測器提供恆定功率?研究人員結合了兩種關鍵現象:反向散射(backscatter)、壓電效應(piezoelectric effect)。
反向散射是一種常用於無線射頻辨識(Radio Frequency IDentification,RFID)標籤的通訊技術,透過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據;壓電效應則是介電質材料中一種機械能與電能互換的現象。
團隊研發的水下感測與通訊系統包含發射器、接收器、感測器三部分,發射器和接收器必須連接電源,所以得放在船上或海上浮標,電池容易更換;感測器則是放在水下,其核心系統包含一個節點(node)、一個容納壓電共振器的電路板、一個能量收集單元、一個微控制器。
首先,發射器透過水發出聲波撞擊存儲數據的水下壓電感測器,接著壓電共振器吸收波後變形,如果不想反射波,則能量採集器從材料所產生的振動中儲存少量電荷,接收器接收不到反射波,就會解碼為 0;若感測器將聲波反射給接收器,則接收器就會解碼為 1,利用二進制方式有效通訊。
這項技術能將感測器布置在海洋深處,實時監測海水溫度梯度變化,也可以將感測器放在欲長時間研究的海洋生物身上,追蹤其去向而不用擔心感測器耗盡電力;甚至,未來有機會應用在探測器上,收集其他行星、衛星的海水樣本,比如土衛六泰坦。
影片:https://youtu.be/zC3HaY6YJLY
資料來源:https://technews.tw/…/battery-free-sensor-underwater-backs…/
海上浮標 在 科技大觀園 Facebook 的最佳解答
【自製海上浮標 解密颱風能量】
台大團隊利用自製海洋氣象浮標,收集到10個颱風的紀錄,其中包括超級颱風尼伯特。解讀數據發現,尼伯特颱風來襲時海水上層的溫度驟降1.5度,但颱風的強度卻沒有增減,難道不是颱風把海面的熱量吸走了嗎?
原來是颱風走太快,擾動上層海流的時候,下層海流跟不上,反而造成海水翻攪,把下層冰冷的海水攪上來,才讓海水降溫,限制颱風繼續成長的機會。這個新發現也將用在氣象局的預報中,將來的颱風預測也會更加準確~
#颱風的成長不能等 #自製海象觀測浮標超強
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海上浮標 在 公視新聞網 Youtube 的最讚貼文
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海上浮標 在 【自重浮標】手工特製!海上浮標霸主! #淺水灣釣具| Facebook 的推薦與評價
【自重浮標】手工特製!海上浮標霸主! #淺水灣釣具 · 動態時報相片 · 2016年8月30日 ·. 全尺寸檢視. 郭小俊和其他59 人都說讚。 呂建民, profile picture. ... <看更多>