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- 微小的傳感器，巨大的潛力
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/11/18
左：鈦酸鋇納米纖維在水中的成功組裝，用稀HCl洗滌除去碳酸鋇后，用檸檬酸懸浮，并在5 kHz和20 Vpp下將pH調節(jié)至9。右：旋轉磁電測量設置的示意圖，其中可以調整陣列相對于所施加磁場的角度，以探索感應對測得的磁電系數(shù)的影響。圖片來源：佛羅里達大學
電池產(chǎn)生的電能不僅為點火系統(tǒng)提供動力，該點火系統(tǒng)使發(fā)動機轉動并使電動汽車行駛，而且還為當今汽車的幾乎所有傳感功能提供動力。電力將打開汽車前大燈以進行夜間旅行，上下滾動窗戶，感知汽車內(nèi)部的多種動作，以使駕駛員保持警覺并警惕周圍的環(huán)境。
當今的汽車帶有許多傳感器–“半開車門”，“安全帶未系緊”，“輪胎氣壓低”，“發(fā)動機轉速”，“障礙物接近”等。新型自動傳感器甚至可以警告發(fā)動機減速并在出現(xiàn)以下情況時停車駕駛員注意力不集中或無行為能力。每個傳感器只需要從汽車電池中獲取一點能量，但是所有這些能量都會累加起來。隨著行業(yè)開始更多地關注電動汽車，聯(lián)網(wǎng)汽車和乘客信息娛樂功能，傳感器的數(shù)量可能會大大增加。
為了解決電池耗盡的問題，用友工程師開發(fā)了一種新型傳感器，該傳感器可以產(chǎn)生自己的能量，從而延長汽車的電池壽命。佛羅里達大學赫伯特·韋特海姆工程學院材料科學與工程系副教授詹妮弗·安德魯博士及其團隊已經(jīng)解決了使傳感器尺寸和能耗不斷減小的挑戰(zhàn)。
他們與電氣與計算機工程學系的喬治·柯克蘭（George Kirkland）工程學領導教授David Arnold博士合作，設計了一種復合磁電納米線陣列傳感器，該傳感器通過改變納米粒子的特性所產(chǎn)生的電脈沖來監(jiān)控汽車的運行。電線本身。傳感器完全不需要外部電流即可工作。
每條納米線由兩半組成-鈦酸鋇具有壓電特性，并與磁致伸縮材料鈷鐵氧體配對。在磁場的存在下，例如在汽車發(fā)動機的鋼齒輪中存在的磁場，鈷鐵氧體會發(fā)生形狀變化，從而使壓電鈦酸鋇產(chǎn)生應變，從而引起電極化。通過將納米線陣列連接到數(shù)據(jù)收集源，磁電產(chǎn)生的電脈沖可用于感測發(fā)動機正時或通過輪速檢測打滑。功能性磁場傳感器是通過并聯(lián)連接許多納米線形成的。
安德魯博士的小組報告說，它們的納米線顯示出??比傳統(tǒng)的磁電材料強得多的磁電系數(shù)（表明產(chǎn)生了更強的電脈沖）。這些更強的電脈沖意味著對安德魯博士設備的進一步改進可能會導致傳感器更小。傳感器不使用外部電能的事實增加了其在駕駛員自動駕駛汽車中的吸引力。
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