贺学锋　齐睿　程耀庆　张闯　尚正国　杨晓康

摘要：针对气象观测、煤矿/隧道/通风管道运行状况监测等的需求，设计了一个由带谐振腔的风能采集器供电的无线风速传感器，该无线传感器包括两个带谐振腔的风能采集器，其中一个用于风能采集，另一个用于风速测量。当风速在特定区间变化时，采集器将发生强烈振动，将风能转换为电能。由于采集器的振动频率随风速单调递减，因此在建立采集器振动频率与风速的关系后，通过测量振动频率就可以实现对风速的测量。实验结果表明，自供能无线风速传感器在8.5～12.1 m/s风速范围内可以正常工作，灵敏度为1.45 Hz·s/m，当风速为12.1 m/s时，自供能无线风速传感器每隔30 s可以测量并发送一次风速信息，基本可以满足通风管道运行状况监测的要求。

关键词：风致振动；能量采集；无线传感；自供能；風速计

引言

传统电池具有尺寸大、需定时更换或充电、对使用环境要求高且污染环境等缺点，难以满足长寿命无线传感网络节点等对电源的要求。将环境中的太阳能、振动能、流体动能等转换为电能的微型能量采集器是解决无线传感器网络节点供电的一种理想方案。由于风能在自然界中广泛存在，将风能转换为电能的微小型能量采集器已成为微能源研究的重要方向之一。同包含转动部件的微型风能采集器相比，基于风致振动机理的微型风能采集器具有可微型化、结构简单等特点，受到国内外广泛关注。……