传感器与微系统2024,Vol.43Issue(2) :160-164.DOI:10.13873/J.1000-9787(2024)02-0160-05

应用于光纤传感网络的热电发生器设计与研究

Design and research of thermoelectric generator for optical fiber sensor network

唐浩冕 梁磊 袁银权 宋力勰 杜尚明
传感器与微系统2024,Vol.43Issue(2) :160-164.DOI:10.13873/J.1000-9787(2024)02-0160-05

应用于光纤传感网络的热电发生器设计与研究

Design and research of thermoelectric generator for optical fiber sensor network

唐浩冕 1梁磊 2袁银权 3宋力勰 1杜尚明1
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作者信息

  • 1. 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉 430070
  • 2. 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学三亚科教创新园,海南三亚 572019
  • 3. 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北武汉 430070
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摘要

研制并测试了用于光纤海底地震传感网络节点的热电能量收集系统.基于碲化铋热电材料,制作了用于光纤传感器的热电发生器(TEG),建立了热电模型并进行了验证.提出了一种将TEG输出的能量收集并利用的能量管理电路.详细介绍了该系统的设计思想、电路原理图和模拟水下环境实验.实验数据表明:所制作的TEG能够以 2.67%的效率将热能直接转换成电能,设计的能量管理电路能够以23.09%的效率将电能收集并利用.该研究结果对延长光纤海底节点工作时间、增加系统可靠性有重要意义.

Abstract

A thermoelectric energy harvesting system applied in sensor node for fibre-optic seabed seismographs is researched,fabricated and tested.A thermoelectric generator(TEG)applied for fiber-optic sensor is fabricated based on bismuth telluride thermoelectric material,and the thermoelectric model is established and verified.An energy management circuit for gathering and using energy output by TEG is proposed.The design idea,circuit schematics,and simulation underwater environment experiments are introduced in detail.Experimental data shows that the produced TEG can directly convert thermal energy into electrical energy with an efficiency of 2.67%,and the designed energy management circuit can collect and utilize electrical energy with an efficiency of 23.09%.The research results are significance for extending the working time of optical fiber submarine nodes and increasing system reliability.

关键词

光纤传感/热电材料/热电发生器/海底地震节点/能量管理电路

Key words

optical fiber sensor/thermoelectric materials/thermoelectric generators(TEG)/submarine seismic nodes/energy management circuits

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基金项目

三亚崖州湾科技城管理局2019年度科技计划资助项目(SKJC—KJ-2019KY02)

三亚崖州湾科技城管理局2020年度科技计划资助项目(SKJC-2020-01-016)

出版年

2024
传感器与微系统
中国电子科技集团公司第四十九研究所

传感器与微系统

CSTPCD北大核心
影响因子:0.61
ISSN:1000-9787
参考文献量3
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