【儀表網 儀表新品】在11月初剛剛結束的IEEE年度傳感器技術大會(IEEE Sensor 2016) 上，美國國防部高等研究計畫署(DARPA)向公眾展示了他們能夠實現待機“零功耗”的新傳感器。
據 DARPA 的項目經理Troy Olsson介紹，這種“零功耗”傳感器待機時并的“零功耗”，而是待機時的能量耗損非常小可以忽略。之所以能做到這一點，是由于該傳感器使用了先進的微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)工藝，利用超大規模集成電路的制造技術將微處理器、微傳感器、控制處理電路以及供電裝置等模組集中制造在一個單片硅基板上，形成了一個小巧、緊湊、超低功耗的整體。
此外，為了減少電能損耗，科學家們還在傳感器的供電方式上做了更深度的優化。Troy Olsson稱這種“零功耗”傳感器能夠利用被探測信號本身的能量來為傳感器供電，例如電磁波、物理震動、超聲波信號等，DARPA可以將這些被測信號的能量轉化成自身工作的電能，并通過盡量簡單和低功耗的方式將探測結果反饋到接收端。例如當探測到敵方的通訊電磁波時，收發器可能只需要發送一串低功耗的“蜂鳴”信號以示告警，而無需消耗大量電能發送原始的探測數據。
Troy Olsson介紹，視應用場景而定，“零功耗”傳感器也會搭載一定容量的電池。除了作為系統主要的能量來源之外，這些電池還能存儲太陽能板、物理震動能量收集器等裝置在傳感器待機時收集到的微小能量，為更長久的待機提供支持。
圖示為大規模部署的傳感器網絡，只在發送告警信息時被喚醒
Troy Olsson表示：“我們希望降低傳感器的功耗，使之能長期部署于戰場而不需更換電池。目前的做法是，在喚醒功耗更大的信號處理器和收發器之前，利用信號本身來驅動系統運行。這一做法目前看來是有效的，經科學家們的測算，憑借這一技術制造的‘零功耗’傳感器配合恰當的電池技術，將能夠實現在戰場連續工作至少10年而不需要更換電池。”
目前有大量美軍在戰場上喪生，其中一個重要原因就是軍方無法依據理想的方式來部署傳感器網絡。Troy Olsson舉例稱，在美軍參戰的海外地區，沿路如果有供電線路，美國國防部就能利用這些供電線路部署龐大的傳感器網絡，監測是否有恐怖分子挖掘道路安裝簡易爆炸裝置等危險行為。而事實上，大多情況危險的戰區都沒有穩定可靠的供電線路，因此當前實際部署的幾乎所有傳感器都要依靠電池供電，而這有可能讓更多美軍士兵的生命安全受到威脅，因為在需要替換傳感器電池時，可能讓他們暴露于受伏擊的危險之中。Troy Olsson說：“在戰斗狀態下，我們不能只為了給雞蛋大小的傳感器換一小塊電池而讓士兵們遭到危險。”
（原標題：10年不用換電池！“零功耗” 傳感器挽救軍人生命）
