[发明专利]一种通过收集无线能量实现自供电的应力监测装置及方法

摘要

本发明属于信息技术领域，涉及一种通过收集无线能量实现自供电的应力监测装置，是一种无需电源供电的、通过收集周围的无线电信号并转化为供电能源的、可长时间工作的应力监测装置。该装置采用电容、电感、零压降肖特基二极管、电荷泵等实现无线信号能量到直流能量的转换，采用智能调度策略实现充放电的控制，采用快速采集存储策略实现低功耗、快速的应力数据采集与存储。本发明的装置无需任何电源，可在无线信号覆盖的区域内工作，安装方便、可长时间工作，在桥梁监测、隧道监测等领域有着很好的应用前景。

主权项

一种通过收集无线能量实现自供电的应力监测装置，其特征是，无线信号能量到直流能量的转换，采用快速采集存储策略实现低功耗，快速的应力数据采集与存储；该装置由全向天线、π型阻抗匹配电路、升压电路、电荷泵、供电开关、低功耗微处理电路、并行接口模数转换器、铁电存储器、以及运行在低功耗微处理电路上的控制软件组成；所有电路元器件均采用低电压、低功耗，电容采用低等效串联电阻、低漏电流的电容，二极管采用零压降肖特基二极管；π型阻抗匹配电路由两个电容与一个电感组成，实现由天线阻抗到升压电路阻抗的变换，实现能量的最大传输；升压电路由多个零压降肖特基二极管以及多个电容组成，通过零压降肖特基二极管的单向导通作用，实现对各个电容的持续充电，使升压电路的输出电压持续升高；电荷泵实现对直流电压的进一步提升，为负载大容量电容充电，从而为应力采集电路存储足够的电荷；供电开关在充电模式处于断开状态，在工作模式处于导通状态，确保了充电时应力采集电路不消耗电能；低功耗微处理电路采用低电压供电、具有低的能量消耗，其上运行控制软件，实现对并行接口模数转换器的控制，采集应力数据，并存储到铁电存储器中；并行接口模数转换器采用并行接口与低功耗微处理电路连接，保障数据的快速传输；铁电存储器采用并行接口与低功耗微处理电路连接，保障数据的快速传输，同时，保障数据掉电不丢失；运行在低功耗微处理电路上的控制软件实现对采集、存储过程的调度与控制。