从有色噪声中收集振动能量

当今无处不在的小型电子设备(包括传感器、数据传输器、医疗植入物和Fitbit等“可穿戴”消费产品)的能源需求不再仅靠化学电池来满足。这个缺口可以通过能量采集器来填补，能量采集器将普通的环境振动能转化为电能。

最高效的采集器类型是三稳态能量采集器，它甚至可以将低频随机振动转换为交流电(AC)，然后再转换为直流电(DC)。

中国北京理工大学的TingtingChang和YanfeiJin现在研究了如何改变这些系统的特性以优化功率输出;他们的研究结果发表在《欧洲物理杂志B》上。

三稳态能量收集器是非线性能量收集器的例子，它可以使用比早期的线性能量收集器更宽的振动带宽。它们将环境中随机振动产生的机械能直接转换为交流电，然后通过整流电路转换为直流电，为电子设备供电。

“控制方法可用于增强该系统的能量收集能力，”金说。“我们优化了并行同步开关系统(P-SSHI)下三稳态能量收集器的控制，以从有色噪声中获得最高效的直流功率输出。”

有色噪声被定义为随机振动信号，其中不同的振动频率以不同的强度出现。金和张将其用于实验，因为它类似于自然环境的随机振动。

金补充道：“我们证明，以这种方式控制的能量采集器比没有控制的能量采集器效率更高，而且我们的理论计算得到了蒙特卡罗模拟的良好支持。”“我们现在希望优化管理电路的设计，这对于这些小型、低功耗电子设备的能源供应至关重要。”