放大机

总是担心电池电量其实用你的耳朵就可以发电

发布时间:2022/11/26 9:12:19   
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无线充电技术以其便捷易用等优势被众多产品开发商重视,近年来更是在消费电子设备领域迅猛发展,相关技术标准也相应成熟落地。然而,现有无线充电技术大多基于磁感应原理,其间作为中间能量形式的电磁波难以穿透金属介质,使得其应用场景局限于非金属媒介中。

作为我们日常生活中经常用到的设备,麦克风实际上是一种将声音转换成电信号的电磁感应换能器,需要外部电源供电为其振膜舱进行极化或前置放大器进行驱动。想让它长时间工作必须有足够的能量,能量意味着电池,而电池意味着充电。据美国科技类博客网站techcrunch年7月26日刊登文章,介绍了一种新型的类似麦克风的系统,听起来更像我们自己的耳朵,几乎不需要外部电源,就可以正常发声,并且该系统可以帮助世界上很多类似麦克风的语音响应设备在不提供外部电源下正常工作成为可能。

这种新发明装置被称为“摩擦生电听觉传感器”(triboelectricsensor),即一种摩擦纳米发电机,它通过所谓的摩擦电效应来工作——当两个材料表面相互摩擦时会产生电荷。摩擦纳米发电机已经存在了好几年,通过两个相互兼容的材料在超级小的尺度上相互作用,从而创造了能量。虽然它们体积小,效率高,但实际上并不能产生很大的能量。而我国重庆大学的研究人员发现,为了探测声音,我们根本不需要很大的功率,这种电荷量对麦克风的正常使用已经绰绰有余。

我们自己的耳朵里有所谓的耳蜗,这是一种长长的封闭的管道,里面充满了液体和运动敏感的细胞。当声音到达耳蜗的末端时,耳蜗的不同部分会根据声音组成的频率而振动。它基本上是一个由有机硬件完成的傅里叶变换。“摩擦生电听觉传感器”就是这样做的。它的表面都是微小的薄膜,当声波撞击它们时,它们会振动,导致薄膜材料摩擦并产生少量电荷。通过记录不同频率撞击不同膜引起振动而产生的不同电荷,该装置将其所听到声音的完整图像拼凑在一起,并没有使用任何能量,而是由纳米发电机创造出的声音,它是极其灵敏的,对声波的敏感性非常高。

“摩擦生电听觉传感器”原型机实物图

目前该传感器只是一个原型机,但研究人员指出它适用于各种日常环境中并且是十分有效的。这种低功耗的解决方案可用于一些省电及睡眠类电子产品,只有当它发现有人走进房间时才会醒来。助听器也可以通过以下措施得到改善:我们听力损失通常会覆盖-赫兹的频率范围,而“摩擦生电听觉传感器”可以进行调整,只接受来自这一跨度的声音,并为佩戴者放大。

虽然该传感器不会完全取代麦克风,但对于那些要求能耗必须保持在绝对最低的应用来说,它们是一个很有吸引力的选择。随着物联网和嵌入式电子产品的发展,此类应用正在成倍增长。例如利用这种摩擦起电效应概念,结合可植入式柔性摩擦纳米发电机,可为皮下微型植入器件供电;结合超声波摩擦纳米发电机,在超声波无损检测领域有一定应用前景;结合超灵敏摩擦纳米发电机,或在抗干扰有线通讯上有潜在价值。作为新兴的机械能电能转换单元,其得到了广泛

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