淺談能量采集技術的應用及前景

宋佳 宇文塔曼

摘 要：能量采集技術作為一種實現能源可持續利用、節能環保的技術，是近些年來發展的一項新科技。本文通過討論該技術在當前生活，工業，醫療等領域的應用并提出了其系統結構模型，對未來的發展進行了展望。

關鍵詞：能量采集;應用;壓電片

長期以來，對可移電子動設備的持續供電問題一直沒有很好的解決方案。近些年來，隨著機械工程學科和電氣工程學科的共同發展，一項新的技術應運而生，即能量采集技術。能量采集技術是利用自然界中的一些微小的能量，把它們收集起來，然后加以轉化，將其轉換成電能[1]。目前最常見的轉換形式是將環境中微小的機械能，如微小的機械振動中所攜帶的機械能轉換成電能，并將該電能收集存儲起來給用電設備供電。

1 能量收集技術的應用方向

生活中，人在每天都要行走，而行走離不開鞋。在行走的過程中，鞋底會發生一定的形變量。如果在鞋底中加入一個壓電片，那么鞋底部的形變就會使得壓電片產生相應的形變。而壓電片一旦在力的作用下產生形變，那么它就會產生相應的電流。之后如果通過一個電路便可將其采集到，最后再將其收集起來。那么就可以對收集起來的電能進行利用。例如，隨著可穿戴設備的發展，可隨身攜帶的電子設備越來越多。而這些電子設備在設計時都比較注重其尺寸的大小，設備太大太厚都會影響其美觀和佩戴的舒適性等等。因此，設備的尺寸就會直接影響到電池容量的多少。如果能夠通過上述能量采集技術得到相應的電能，那么就會大大提高設備的使用時間，帶來更好地使用效果。

圖1 ?能量采集系統結構圖

在橋梁上，由于橋梁設計和建造時會采用減震結構，因此，每當汽車通過橋面時，在重力的作用下，減震器會受到力的作用從而產生一定量的形變。道理如上所述，通過壓電片便可將其轉換成電能并收集起來以供其他用電設備使用。

工業生產中，會大量使用到電機。如果將壓電片至于電機結構上，那么在電機運行的過程中亦會使壓電片產生形變，從而輸出電流，可將其收集利用。

2 能量收集技術的應用前景

由于生產生活中微小的機械能是普遍存在的能量，因此，能量收集技術具有廣闊的應用空間。當前，能量收集技術不僅僅只可應用于日常生活或者工業生產當中。另外，在醫療、航空航天甚至軍事領域當中都有其發展的空間。例如，可將能量采集技術應用于人體，即如何通過人體自身活動產生的能量將其轉換成相應的電能，以來給人體所佩戴的助聽器等其它醫療設備在主電池電源不足的情況下繼續提供電能，延長其使用時間。

當前，我國物聯網技術正處于快速發展階段，能量采集技術也可在物聯網技術中得到廣泛的應用。例如，可在無線網絡傳感器中得到應用[2]。除此之外，嵌入式系統以及微機電系統中此技術都能夠得到廣泛的利用[3]。

當然，能量采集技術不僅可將機械能轉換并收集。同時，亦指可將光能、電磁能、熱能等能量轉換成電能的形式并收集起來。而這些能量都廣泛的存在于自然界中。因此，其發展空間極其廣闊。

3 結束語

能量采集技術的研究是基于電氣和機械兩個學科的結合，是今后實現可持續供電的一個很好的方法。同時，該技術也滿足我國實現節能減排的方針政策，是實現可持續發展的一項新技術。能量收集技術在今后具有很好的發展空間。

參考文獻：

[1]崔巖，王飛，董維杰，等.非線性壓電式能量采集器[J].光學精密工程， 2012（12）：2737-2743.

[2]汪小燕，王峻峰，何嶺松.基于能量采集技術的無線傳感網研究進展[J].微計算機信息，2006（22）：4-6.

[3]張利偉，鄭國強，李濟順.壓電能量采集技術研究[J].火力與指揮控制，2013（11）：1-4.