磁耦合谐振无线能传输：地下位移测量新技术

"本文主要介绍了一种利用磁耦合谐振式无线电能传输技术设计的用于地下位移测量传感器串的无线能量传输装置，旨在解决有线供电方式带来的密封性、安装运输不便以及环境腐蚀等问题。文章详细阐述了设计思路、装置构成及工作原理，并通过实验验证了装置的稳定性和可靠性。" 在地下位移测量领域，传统的有线供电方式存在诸多问题，如影响设备密封性、不便安装运输以及易受环境腐蚀导致传感器失效。特别是在雷雨天气，金属导线可能成为雷击的路径，对传感器造成损害。为解决这些问题，科研人员提出了采用无线电能传输技术的新方案。 无线电能传输主要有几种方式，如电磁感应、电磁辐射和磁耦合谐振等。其中，磁耦合谐振式无线电能传输（Magnetic Resonance Coupling Wireless Power Transmission, MRC-WPT）因其长距离传输能力和对线圈位置变化的高容忍度，成为适用于地下位移测量的理想选择。这种技术允许能量在两个谐振频率相同的线圈之间有效传输，即使线圈之间的相对位置存在一定的偏差，也能保持较高的传输效率。 本文设计的无线电能传输装置包括一个总控电源和多个无线电能传送节点。每个节点包含线圈回路、微控制单元、接收端和发送端电路、开关切换电路以及无线通信模块。微控制单元根据无线通信模块接收到的指令，灵活控制开关切换电路，使节点在接收、发送或中继三种状态间切换，以实现能量的逐级传递。这种设计提高了系统的灵活性和适应性。 实验部分，研究人员通过不同线圈的制作和网络分析仪的测量，评估了线圈的传输特性。然后将这些线圈与节点电路连接，测试整个无线电能传输装置的性能。实验结果显示，该装置工作稳定，能够满足传感器串的供电需求，证明了设计的有效性和可行性。 这项研究为地下位移测量提供了无线供电的新解决方案，不仅提高了系统的工作稳定性，也增强了设备在复杂环境下的耐用性。这一创新设计有望在未来的地下监测系统中得到广泛应用，推动位移测量技术的进步。