我一直对工程师和其他人开发的创造性的能源收集方法感兴趣。当然，虽然有强烈的动机这样做 - 能源收集有"无所事事"的魅力 - 现实是，它的发展往往需要大量的工作和成本。但是，它可以通过提供仅在原始电池（或交流线路）中不切实际的电力来解决一些其他棘手的问题。
这就是为什么麻省理工学院的一个团队最近的一项研究很吸引人。研究人员不仅使用了一种巧妙的“扭曲”来收集能量，而且还将收集方案与数据报告本身紧密结合起来。该团队结合了两种截然不同的现象——压电效应和后向散射——来提供一种适度的数据速率、无电池的水下传感器和数据链路，他们称之为压电声学后向散射（PAB）系统。反向散射本身是一种众所周知的技术，通常与无源射频识别（RFID）和其他系统一起使用；它使用定向冲击能量来刺激、激励和提供响应，通常在电磁射频世界中，图1.
在麻省理工团队的PAB系统中，一个发射器通过水向一个水下压电传感器和电路发送定向声波（压力），该传感器和电路存储了感测到的数据——可能是水温、流量、盐度或其他感兴趣的参数。这个水下节点有一块电路板，里面有一个压电谐振器、一个能量收集单元和一个微控制器，图2. 当能量波击中传感器时，压电材料振动并储存产生的电荷——这就是能量收集周期的开始。接下来，传感器使用存储的能量将波反射或不反射回接收器。接收器将反射视为1，将非反射视为0，因此可以对串行数据流进行解码。
压电元件作为采集器和接收器/发射器之间的关系紧密集成。当传感器想要发送0位时，发射器将其声波发送到节点。压电谐振器吸收波，波会轻微变形(重新定向)，从而产生少量可储存的能量，这些能量可以在以后获得。由于压电元件吸收冲击能量，接收器看不到反射信号，解码为0。
但是，当传感器技术想要通过发送1位信号时，动作/反应会发生变化。发射器再次发出声能波。但是对于现在，微控制器设计使用数据存储的电荷向压电谐振器发送一个电压控制脉冲。脉冲输出电压产生影响研究压电复合材料的结构，从而有效防止其变形。取而代之的是，材料作为现在将入射波反射回接收器，在那里它被感知并解码为1。
当我看到这篇论文时，我最初的想法是，实际数据的速度会非常慢，只有几位/秒（这在许多传感器应用中仍然很有用）。但在麻省理工学院的一个大型水箱里进行的测试中，图3（与海洋不同，但仍然是一个起点）他们实现了高达3kbps的速率和高达10米的距离，这两项都是令人尊敬的成就。
麻省理工学院媒体实验室和电子工程与计算机科学系助理教授、信号动力学研究小组创始主任法德尔·阿迪布（Fadel Adib）说："一旦你有办法传输1和0，你就可以发送任何信息。"基本上，我们只能根据收到的声音信号与水下传感器通信，我们正在从这些声音信号中收集能量。
提交时，在siggraph 2019（8月）期间，团队尚未在海洋中部署该系统——在许多电气、电子和环境方面都是恶劣的操作环境。甚至海洋的盐度也不同，典型值为每升35克溶解盐（约3.5%，即千分之35），正常范围为每升33-37克。水下也有不同的“河流”，含盐量高或低，流经一个区域，造成盐度阻抗的不连续性，影响能量路径。
麻省理工学院研究小组可读性极强的论文有一个令人耳目一新的简短标题——水下反向散射网络——并赢得了会议的“最佳论文”奖。这篇文章详细介绍了他们的工作，部分由海军研究办公室赞助，视频在这里。
你见过的最有趣、最独特或最不寻常的能量收集设计是什么？其实已经测试过了，不只是提出来的？
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