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森林自然环境状况和生物种群的现代监测技术,都离不开无线传感器。无线传感器具有监测便捷、迅速和功耗低等优点,非常适合在林区工作。由于林区环境的特殊性,树木、植被众多、郁闭度高,从而导致无线传感器的供电和维护存在困难。为解决这一问题,本研究设计了一种能为林业无线传感网络原位供电的发电装置,并对其进行了发电性能测试。 此温差发电装置的特点是利用森林土壤与空气间的温度差,进行热电转换,产生电能,从而为无线传感器供电。温差发电装置主要是由重力热管和温差发电片(TEG)组成。在室内进行模拟实验,验证了温差发电装置的可行性。并在此基础上进行优化和完善,后期在室外自然条件下应用,并进行了实验分析。 结果表明,在室内人为控制土壤温度,使得室内空气与土壤之间的最大温差达到20℃时,含有1个TEG、4个TEG、8个TEG的温差发电装置分别产生的最大瞬时电压为13.5mV、63.5mV、292.5mV,最大瞬时功率值分别为0.3mW、0.61mW、13.8mW。因此,温差发电装置选用8个TEG。将此装置投放到北京林业大学苗圃林区进行实验,受到风力、雨雪等天气状况的影响,在温差为13℃时,室外温差发电装置产生的最大瞬时电压为63mV,瞬时电能约为0.82mW。此装置安装散热翅片后,同样的温差下,产生的最大瞬时电压为466mV,瞬时电能约为43.3mW。本装置提供的电能满足无线传感器的供电需求。