前言
随着传感器网络的应用领域日益扩展到新的领域，智能道路、水下传感等平台对电池供电的传感器网络的需求越来越迫切。电池供电的传感器节点对于长时间无人值守的操作来说并不可靠。此外，智能道路等应用需要在路面下植入传感器，因此，频繁更换电池是不可行的。这一缺点导致了能量收集的概念的产生，即从附近的可用资源中收集和储存能量的过程。根据能源的类型，有不同的能量收集方法。太阳能、风能、热能和动能收集方法很受欢迎。
研究内容
为了建立能量收集模型，在实时环境中测试它之前，它的设计和模拟应该在第一阶段进行。模拟模型代表系统的行为和功能特征。基于获得的结果，然后可以构建和测试该系统。模拟工具，即ANSYS、MATLAB和COMSOL Multiphysics是最适合此类应用的工具。COMSOL是一个内置的工具，提供了简单的设计。它提供了广泛的材料和性能。它包括各种工程模块，可用于测试广泛的应用。
加州州立大学的研究人员为道路振动而提出的设计考虑了更小的频率范围，以及更高的输出功率。相关研究的结构包括以下简要描述:压电效应；压电效应的数学模型和工作原理:压电材料；悬臂梁结构；和硅橡胶。然后讨论了COMSOL Multiphysics的描述、设计和建模。对各种参数的结果进行了验证。最后一部分包括各个参数的结果说明。最后，讨论了该设计的主要特点。
实验方法
当受到机械应力时产生电压的概念称为压电效应。某些材料在机械和电气状态下具有线性机电可逆相互作用。由于可逆过程，压电效应可以称为直接和逆压电效应。如果由于机械应力而产生电荷，这种效应就是直接的压电效应。如果电场产生机械应变，效果是逆压电效应。
压电效应的工作原理。
压电双晶片。
硅酮对的网格设计。
压电能量收集系统的原型。
结论
压电能量采集器因其可行性、易于设计和不需要外部电压的事实而获得了需求。车辆产生的路面振动可以用来发电。结果是使用COMSOL Multiphysics软件实现的。研究人员提出的压电能量采集器通过产生最大输出来证明其有效性，并且可以在将来进行改造以提供所需的应用。开发的这个原型，考虑到真实的环境因素，对该原型进行了修改，以适应可持续和持久设计的要求。所提出的压电能量采集器的最大输出功率为57毫瓦，在这种系统中，典型数据发送器消耗的功率为120毫瓦。此外，负载电阻和加速度的变化值分别产生约95毫瓦和220毫瓦的功率。
DOI：10.1109 / JSEN.2020.3000489。
