电气工程与电子技术学报

基于振动的宽带电磁能量收集器综述

哈米德·汗

用于为无线传感器节点 (WSN) 和低功耗设备供电的振动电磁能量收集器 (VEMEH) 作为替代电源引起了广泛的研究兴趣。这些收集器作为电池系统替代品的主要限制之一是它们依赖于有限的工作频率范围。本文重点介绍了宽带 VEMEH 领域的最新进展。所有此类 VEMEH 都已根据其工作频率范围、频率带宽、总体积、输出电压、可用输出功率值、功率密度和这些收集器所受的振动水平进行了研究和报道。此外，已报道的 VEMEH 还根据其操作机制（即共振或非共振）进行分类。这里主要关注的是工作频率范围和频率带宽，其中收集器能够产生足够的输出功率，可用于操作远程 WSN。已报道的 VEMEH 包括体积从 0.032 cm3 到大约 1600 cm3 不等的收集器。当以输出电压为基础进行比较时，已报道的 VEMEH 可以产生从 0.13 mV 到高达 5700 mV 的输出电压。同样，已报道的 VEMEH 产生的输出功率从 0.00096 μW 到 74000 μW。已报道的 VEMEH 的功率密度在 0.50 x 10-6 μW/ cm3 到 1073 μW/ cm3 范围内。已报道的 VEMEH 的单位加速功率在 16.012 x 10 -6 μW/g 到 129824 μW/g 范围内。此外，已报道的 VEMEH 的单位加速度功率密度在 0.500 x 10-6 μW/g.cm3 至 1877 μW/g.cm3 范围内。根据整个设备的尺寸和由此产生的输出功率，本文献已报道了平均输出功率为 0.75 μW 的 1 cm³ 收集器和峰值输出功率为 74 mW 的 68.96 cm³ 收集器。已对已报道的宽带电磁能量收集器 (EMEH) 的工作频率范围、频率带宽、设备尺寸、输出功率、工作加速度、单位加速度功率和功率密度进行了比较。