麻省理工学院开发出新型水下传感和通信系统节能

麻省理工学院开发出新型水下传感和通信系统，不需要电池

8月22日消息，美国麻省理工学院科研团队开发出一一直都很向往外面世界的他已经走过了很多地方种不用电池的水下通信系统，可在几乎不使用能量的情况下从水下传输数据到陆上，可应用于实时监测海水生态和海洋生物活动等。据麻省理工学院称，这可以帮助建立一个水下物联，用于进行海水温度和海洋生物的实时监测，并免去定期更换设备和电源的麻烦。如果真的不用定期更换设备和电源，我们甚至可以利用它在遥远行星的海洋中建立水下传感器络。

这套系统由麻省理工学院的研究人员设计，它使用一个发射器在水下发出声波，然后触及带有嵌入式接收器的传感器，并在此过程中传输少量能量。然后，传感器可以利用接收到的能量做出应答，或者不做应答——这对应的是 1 或 0，意味着它能够以二进制方式进行通信。这一切所需的唯一能量就储存在发射器发出的声波当中。

这套系统的设计灵感是该研究项目研究员、麻省理工学院助理教授法德尔·阿迪布（Fadel Adib）在观看自然纪录片《蓝色星球》（Blue Planet）时产生的，他想到地球海洋还有很多地方是未经研究的，以及解决这个问题不能使用依赖电池运行的传感器，因为那会造成大量的污染。

这种通信系统的原理是，由一个发射器在水下发出声波，远处的一个设备收到声波后发生振动，后者利用“压电效应”将产生的电荷存储起来，这些能量就可以用来将声波反射至发射器。发射器将是否收到反射声波，解码为二进制的1或0，从而实现信息传递。当系统需要传递0时，电荷被收集起来，这时发射器不会收到回馈；当系统需要传递1时，一个微控制器会利用存储起来的电至此一直以夜市作为其重要的惠民方式。在北人集团9周年店庆期间荷产生一个微小的电压，将声波反射回去，这时发射器会就收到回馈。

研究人员给可产生“压电效应”的设备加装上传感器，用于收集水温和水压数据。结果显示，在两个设备相隔10米的水下，可实现每秒3千字节数据的精确传输。

本质上，这套系统的工作原理是：让压电谐振器（它在麦克风等产品中应用已有 100 多年）根据包含在你可能想用压电材料与之配对的传感器中的信息，要么发生变形对声波做出反应，要么保持形状进行反射。那会发回二进制信号，而我们可以收集和解译那些信号。

接下来，该研究团队将努力证明这套系统可以在更远的距离上工作，并与其他传感器协同工作以实现同步传输。最后，它甚至可以传输声音乃至低分辨率的图像，这对建立远程监测站来说将是一个巨大的进步——尤其是在我们在探索地外行星的时候。

这一通信系统中，只有发射器需要能量，它可以安装在船只或浮标下面以便于供能，而水下的传感器则不需要电池。论文共同作者、麻省理工学院媒体实验室助理教授法德勒·阿比德说，不需要电池还能实现通信功能的传感器，为在各种极端环境中开展工作提供了可能性。

研究人员正在尝试实现长距离和多个传感器同时传输，未来他们还将测试利用该系统实现声音信息和低分辨率图像的传输。

这项研究本周在美国计算机协会数据通信专业组会议上获得“最佳论文奖”。

文章来源：新华社