浅谈能量采集技术的应用及前景

宋佳 宇文塔曼

摘 要：能量采集技术作为一种实现能源可持续利用、节能环保的技术，是近些年来发展的一项新科技。本文通过讨论该技术在当前生活，工业，医疗等领域的应用并提出了其系统结构模型，对未来的发展进行了展望。

关键词：能量采集;应用;压电片

长期以来，对可移电子动设备的持续供电问题一直没有很好的解决方案。近些年来，随着机械工程学科和电气工程学科的共同发展，一项新的技术应运而生，即能量采集技术。能量采集技术是利用自然界中的一些微小的能量，把它们收集起来，然后加以转化，将其转换成电能[1]。目前最常见的转换形式是将环境中微小的机械能，如微小的机械振动中所携带的机械能转换成电能，并将该电能收集存储起来给用电设备供电。

1 能量收集技术的应用方向

生活中，人在每天都要行走，而行走离不开鞋。在行走的过程中，鞋底会发生一定的形变量。如果在鞋底中加入一个压电片，那么鞋底部的形变就会使得压电片产生相应的形变。而压电片一旦在力的作用下产生形变，那么它就会产生相应的电流。之后如果通过一个电路便可将其采集到，最后再将其收集起来。那么就可以对收集起来的电能进行利用。例如，随着可穿戴设备的发展，可随身携带的电子设备越来越多。而这些电子设备在设计时都比较注重其尺寸的大小，设备太大太厚都会影响其美观和佩戴的舒适性等等。因此，设备的尺寸就会直接影响到电池容量的多少。如果能够通过上述能量采集技术得到相应的电能，那么就会大大提高设备的使用时间，带来更好地使用效果。

图1  能量采集系统结构图

在桥梁上，由于桥梁设计和建造时会采用减震结构，因此，每当汽车通过桥面时，在重力的作用下，减震器会受到力的作用从而产生一定量的形变。道理如上所述，通过压电片便可将其转换成电能并收集起来以供其他用电设备使用。

工业生产中，会大量使用到电机。如果将压电片至于电机结构上，那么在电机运行的过程中亦会使压电片产生形变，从而输出电流，可将其收集利用。

2 能量收集技术的应用前景

由于生产生活中微小的机械能是普遍存在的能量，因此，能量收集技术具有广闊的应用空间。当前，能量收集技术不仅仅只可应用于日常生活或者工业生产当中。另外，在医疗、航空航天甚至军事领域当中都有其发展的空间。例如，可将能量采集技术应用于人体，即如何通过人体自身活动产生的能量将其转换成相应的电能，以来给人体所佩戴的助听器等其它医疗设备在主电池电源不足的情况下继续提供电能，延长其使用时间。

当前，我国物联网技术正处于快速发展阶段，能量采集技术也可在物联网技术中得到广泛的应用。例如，可在无线网络传感器中得到应用[2]。除此之外，嵌入式系统以及微机电系统中此技术都能够得到广泛的利用[3]。

当然，能量采集技术不仅可将机械能转换并收集。同时，亦指可将光能、电磁能、热能等能量转换成电能的形式并收集起来。而这些能量都广泛的存在于自然界中。因此，其发展空间极其广阔。

3 结束语

能量采集技术的研究是基于电气和机械两个学科的结合，是今后实现可持续供电的一个很好的方法。同时，该技术也满足我国实现节能减排的方针政策，是实现可持续发展的一项新技术。能量收集技术在今后具有很好的发展空间。

参考文献：

[1]崔岩，王飞，董维杰，等.非线性压电式能量采集器[J].光学精密工程， 2012（12）：2737-2743.

[2]汪小燕，王峻峰，何岭松.基于能量采集技术的无线传感网研究进展[J].微计算机信息，2006（22）：4-6.

[3]张利伟，郑国强，李济顺.压电能量采集技术研究[J].火力与指挥控制，2013（11）：1-4.