兰州大学：研究阻抗解耦实现高精度自供能多模传感

近日，兰州大学材料与能源学院研究团队提出阻抗解耦策略用于提高自供能传感系统中的传感精度，实现高精度多模态传感。

随着物联网和5G技术的飞速发展，利用环境能量供电的自供能传感技术愈发重要。但是，由于发电机与传感器、传感器与传感器之间存在阻抗耦合，自供能传感系统的传感精度难以满足实际传感需求。因此，研究团队提出了一种阻抗解耦策略（Impedance decoupling strategy，图1），通过引入小阻值固定电阻作为分流电路，稳定分流电路和传感器网络的整体阻抗，切断发电机与传感器、传感器与传感器之间的阻抗耦合，以提高发电机收集机械能为传感器实时供电的性能，进而提高自供能传感系统的传感精度。研究结果表明，基于该策略构建的自供能传感系统能够实现实时多模态传感，相对测量误差低至–4.6%（图2）。这项工作为设计自供能多模态传感系统提供了有益的指导，并有助于其实际应用。

图1. 阻抗解耦策略的工作原理

图2. 基于阻抗解耦策略的自供能实时多模态传感演示

基于该阻抗解耦策略构建的自供能多模态传感系统，特别适用于偏远无人区、军事战场等极端环境下的长期部署，其独特的自供能特性和实时多模态传感功能将为生态网络监测的构建、自然灾害早期预警及战场形势感知等关键领域提供技术支撑。研究团队成员刘书海表示：“该策略有效解决了自供能传感系统中的阻抗耦合难题，为自供能传感系统的构筑提供了新思路，未来有望结合多种能量收集手段，构建全天候无人值守多模态传感网络。”

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61166-6

来源：兰州大学