把海水当电缆！水下无人机可在海下无线传输电力和数据

techxplore.com网站当地韶光1月13日宣布，日本丰桥技能科学大学副教授Masaya Tamura和Kousuke Murai领导的团队采取超薄四层平面电极电力发射器/吸收器，成功实现了海下电力及数据的无线传输。

海水具有高损耗介电特性，难以通过电容耦合实现无线电力传输。
此前，研究职员一贯认为只能通过磁耦合实现海下无线电力传输。

为节约人力本钱，渔业正在积极引入自动化操作方案。
在未来，渔业有望借助水下无人机，实现水质环境管理、鱼类成长检讨等事情的自动化管理。
然而，由电池供电的水下无人机须要反复取出水面，充电，并由事情职员进行数据网络。
当它处于在海水中时，网络的数据无法直接传输至地面端。

工程师们认为，通过供电站在海水中以无线办法传输电力和数据，是办理续航和数据传输问题的空想方案。
由于水下无人机很轻，而增加重量和体积又会加大浮力和方向掌握的难度，因此，水下无线传输技能必须考虑轻量化和空间节约原则。

无线功率传输的效率取决于功率收发机的耦合系数k与功率收发机损耗Q因子的乘积。
当k靠近1，且Q因子增加时，效率提高。
高频电流在海水等高导电性介质中流动时，很难单独谈论k和Q因子。

然而，由于效率随kQ乘积增加而提高的事理没有改变，Tamura从kQ乘积不雅观点出发，通过关注海水导电性的等效电路，确定了提高效率的关键参数并建立了基于最大kQ值的设计理论，终极设计了功率收发器。

由此，Tamura等人在宽带范围内，使2 cm传输间隔下的功率传输效率达到94.5%，而15 cm传输间隔下的功率传输效率至少为85%。

Tamura团队利用该技能，驱动了实时传输视频的摄像模块，传输速率至少为90Mbps。
将电力和数据传输给小型水下无人机的实验也取得了成功，这就意味着，无人机可以在供电站停靠。
安装在无人机上的电子吸收器和电路的总质量非常轻，仅约270克。

研究职员表示，新成果或容许以使水下无人机直接在海水中传输数据，进行充电。
新开拓的功率发射器/吸收器操作大略且十分轻便，符合水下无人机的轻量化设计哀求。
研究职员还表示，他们的终极目标是开拓可以实现完备陆地操控的水下无人机。

原创编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《IEEE微波理论与技能汇刊》

期刊编号：0018-9480

原文链接：https://techxplore.com/news/2021-01-seawater-electrical-cable-wireless-power.html

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