無線傳感器網(wǎng)絡的激光主動供能能量采集系統(tǒng)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是由分布在監(jiān)測區(qū)域內的多個傳感器節(jié)點通過無線通信組成的一種網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)人們對監(jiān)測區(qū)域的信息獲取，廣泛的應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和軍事等眾多領域。然而無線傳感器網(wǎng)絡傳統(tǒng)的供能方式-電池的能量有限，限制了傳感器網(wǎng)絡的性能和壽命，所以解決無線傳感器網(wǎng)絡的能量受限問題的研究有著重要的意義。科研人員提出各種環(huán)境能量采集技術，在一定程度上解決了無線傳感器網(wǎng)絡的能源問題。但是在一些缺乏環(huán)境能源的應用場所，不能采集到足夠的能量為傳感器節(jié)點供能，

2、由此本文提出了單對多點激光主動供能方式為無線傳感器網(wǎng)絡供能，并為該方法的實現(xiàn)和優(yōu)化進行了研究。該方式是將單束激光通過激勵熒光片發(fā)光的方式轉換為空間光場，為多個傳感器節(jié)點供能。該方法彌補了因環(huán)境能量缺失而無法實現(xiàn)無線傳感器節(jié)點自供能的缺陷，可應用于煤礦、地下油庫等高危場所的監(jiān)測。
　　 本文闡述了激光激勵熒光片供能方式的原理，對其產(chǎn)生的光場特性進行了分析，建立熒光片的光學模型并優(yōu)化其參數(shù)；為了提高激光-熒光轉換效率，設計了兩種熒光

3、靶結構；分析光電轉換器件，選取非晶硅太陽能電池作為換能器，估算了整個系統(tǒng)中能量的轉換效率。
　　 總結和比較了典型的自供能傳感器節(jié)點結構，分析了儲能技術并選取超級電容作為儲能元件，據(jù)此確定基于激光主動供能方式的自供能傳感器節(jié)點的結構。設計了高效率低功耗的能量采集系統(tǒng)，在能量管理電路中選用電壓回授法以實現(xiàn)太陽能電池的最大功率點追蹤，使電路的充電效率提高了25％以上；能量管理電路由充電電路和放電電路兩部分組成，電路工作功耗小于12μ