|
6 ~: Z* U5 x( O0 u http://techxplore.com网站当地时间1月13日报道，日本丰桥技术科学大学副教授Masaya Tamura和Kousuke Murai领导的团队采用超薄四层平面电极电力发射器/接收器，成功实现了海下电力及数据的无线传输。相关论文在《IEEE微波理论与技术汇刊》杂志中发表。 
- U4 a0 u$ T( {* k* \6 c" q: @ 水下无人机（左上）；电源站（左下）；海底电源站上充电的水下无人机（右）。
* p$ F+ X9 U e |, B- Q 海水具有高损耗介电特性，难以通过电容耦合实现无线电力传输。此前，研究人员一直认为只能通过磁耦合实现海下无线电力传输。 : \' k' H- }$ l+ n' a
为节约人力成本，渔业正在积极引入自动化操作方案。在未来，渔业有望借助水下无人机，实现水质环境管理、鱼类生长检查等工作的自动化管理。然而，由电池供电的水下无人机需要反复取出水面，充电，并由工作人员进行数据收集。当它处于在海水中时，收集的数据无法直接传输至地面端。
; u! N8 m! P5 V/ X0 ^ 工程师们认为，通过供电站在海水中以无线方式传输电力和数据，是解决续航和数据传输问题的理想方案。由于水下无人机很轻，而增加重量和体积又会加大浮力和方向控制的难度，因此，水下无线传输技术必须考虑轻量化和空间节约原则。 + Q. t- Z, |7 o
无线功率传输的效率取决于功率收发机的耦合系数k与功率收发机损耗Q因子的乘积。当k接近1，且Q因子增加时，效率提高。高频电流在海水等高导电性介质中流动时，很难单独讨论k和Q因子。 & y5 @" n' h) k7 l
然而，由于效率随kQ乘积增加而提高的原理没有改变，Tamura从kQ乘积观点出发，通过关注海水导电性的等效电路，确定了提高效率的关键参数并建立了基于最大kQ值的设计理论，最终设计了功率收发器。
9 M. o1 ?# b1 [ 由此，Tamura等人在宽带范围内，使2 cm传输距离下的功率传输效率达到94.5%，而15 cm传输距离下的功率传输效率至少为85%。 7 W7 @, i+ @) ]2 N F! c
Tamura团队使用该技术，驱动了实时传输视频的摄像模块，传输速度至少为90Mbps。将电力和数据传输给小型水下无人机的实验也取得了成功，这就意味着，无人机可以在供电站停靠。安装在无人机上的电子接收器和电路的总质量非常轻，仅约270克。 " F7 N P, |% ]
研究人员表示，新成果或许可以使水下无人机直接在海水中传输数据，进行充电。新开发的功率发射器/接收器操作简单且十分轻便，符合水下无人机的轻量化设计要求。研究人员还表示，他们的终极目标是开发可以实现完全陆地操控的水下无人机。 }8 \1 a9 \, D f% s3 n4 R1 K
科界原创
3 S4 ?" z+ P! r, Y4 m& F) { 编译：德克斯特
i" {+ ?' g( n6 Z: B7 j5 D 审稿：西莫
, l* H5 ?8 y4 @ e: `+ A7 | 责编：陈之涵
6 a. Q& e' w `7 a- |# r 期刊来源：《IEEE微波理论与技术汇刊》
! ?3 w9 w1 ~: _ 期刊编号：0018-9480
s# m( q6 k7 } 原文链接： 3 \; K( ~: O2 R# B3 M5 c
https://techxplore.com/news/2021-01-seawater-electrical-cable-wireless-power.html 2 c( P/ C) W6 \9 T" b. K r) j5 b, ~
版权声明：本文由科界平台原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源科技工作者之家—科界App。 2 e4 S! K+ A7 n2 X' g
$ z6 V" [+ H0 q, ?9 g# k
' V9 u& m0 h- q9 l+ p9 G. h: i- B8 k" f# q8 O1 N7 `( @) q/ d! E8 }
, i" [; A, w& L
| 
