空间电场位移式无线传感网无线供电新理论与新方法研究

Wireless sensor network has drawn great attention because of its great application value in the fields of national security, environmental monitoring, industrial production and traffic management. However, the problem of power supply for wireless sensor network has been a ‘bottleneck’ that restricts its development. Wireless power transmission technology is one of the shortcuts to solve the problem of wireless sensor network power supply, however, there are still many problems in the power supply of the wireless sensor network, such as: transfer distance and coil size, etc. Therefore, this subject proposes a new method for the wireless power supply of wireless sensor network in power, distance, coil size and other aspects. Previous studies have proved the novelty and feasibility of the method. This subject will further deepen the research on its transmission principle, characteristics and security. The project features are reflected in two emerging areas, and solves new problem of high distance-radius ratio wireless sensor network wireless power supply with new methods of wireless power transfer via space displacement electric field, meanwhile, proposes a new theory based on wireless power transfer via space displacement electric field, which includes: basic theory, basic characteristics, design and optimization. This subject can solve the problem of power supply of wireless sensor network, broaden the connotation and application range of wireless power transmission technology, which has an important significance of theory and strategic, and moreover can bring economic and social benefits.

无线传感网因其在国家安全、环境监测、工业生产、交通管理等领域具有重大应用价值，因而引起了极大关注，然而电源供给一直成为制约其发展的“瓶颈”问题。无线电能传输技术是解决无线传感网电源供给问题的捷径之一，然而对于无线传感网的无线供电在传输距离、线圈体积等方面还存在诸多问题，因此本课题针对无线传感网无线供电在功率、距离、线圈尺寸等方面的要求提出一种新型的无线电能传输方法。前期研究已经证明该方法的先进性与可行性，本课题将对其传输原理、特性及其安全性等方面进一步深化研究。本课题特色和创新在于抓住两个新兴领域，面向解决高距径比无线传感网无线供电新问题、采用空间电场位移式无线电能传输新方法、提出基于空间电场位移式无线电能传输技术基础原理、基本特性、设计与优化的新理论。该成果可以解决无线传感器网络等电源供给的问题，拓宽无线电能传输技术内涵与应用范围，具有重要的理论、战略意义和经济、社会效益。

本课题提出了“空间电场位移式无线传感网无线供电新理论与新方法研究”，主旨思想是以新型无线电能传输技术--空间电场位移式无线电能传输为基础，提出解决中远距离、小功率、多负载的高效、安全供电的新理论与新方法，为无线传感网的电源供给提供一种可行的方案，属于前沿课题基础应用研究。.课题组对空间电场位移式无线电能传输原理、空间电场位移式无线电能传输特性、空间电场磁场分布及对人体SAR值和高距径比样机设计与实验等内容进行了深入去研究。课题研究期间参与国内外学术会议20余次；获得省部级奖励3项；发表论文26篇；授权发明专利9项；培养研究生14名。.主要研究成果如下：. 一、提出了一种具有高距径比特征的新型无线电能传输方法--空间电场位移式无线电能传输技术，阐明了空间电场位移式无线电能传输根本原理，确定了其传输模型、工作机制和电能传输过程等。.二、对空间电场位移式无线电能传输技术原理进行深化研究，提出其本质特征是单线电能传输，并对单线电能传输进行了系统研究。阐明了单线电能传输的基本原理和特征，解决单线能传输从主要依靠“回路”的弊端，实现了单向单线电能传输，即传输突破“回路”限制，实现了电能“无回路”传输。.三、研究并阐明了单向单线电能传输的原理，依据原理提出了一种新型结构，并对该结构进行了优化设计。进一步研究了单向单线电能传输的基本特征，主要包括频率特性及低频化设计方法、传输最大功率、效率特性、距离特性、安全特性等，为该技术的进一步发展奠定了理论基础。.四、本项目在单线介质特性及其替代性方面进行了深入研究，研究了不同介质特性下单向单线电能传输效果，包括介质材料的导电导磁性能、介质结构和形状、介质空间变化等，为该技术适应不同场景提供了技术支持。