物联网传感器对于可视化多维和多模态信息以及实现未来IT应用/服务（如网络物理空间、数字孪生、自动驾驶、智能城市和虚拟/增强现实（VR或AR））至关重要。然而，物联网传感器需要无电池才能实际管理和维护越来越多的可用传感设备。
近日，日本名古屋工业大学Hiroki Wakatsuchi团队提出一种新颖的传感器设计方法，该方法采用超表面来实现多功能传感，而无需外部电源。重要的是，与现有的基于超表面的传感器不同，该研究中的超表面即使在固定频率下也可以通过打破时域中的经典谐波振荡来感知多个物理参数，这使得所提出的传感器可以在有限的频率资源下使用。此外，提供了一种通过基于随机森林回归的机器学习方法来预测物理参数的方法。通过对温度和光强的估计，验证了其传感性能，获得了大于0.96的优良测定系数。本文研究为传感多种物理特性提供了新的机会，而不依赖于外部电源或需要多个频率，这大大简化和促进了下一代无线通信系统的设计。研究成果以题为“Metasurface-enabled multifunctional single-frequency sensors without external power”发表于《NPG Asia Materials》上。
图1：基于超表面传感器的基本概念。
图2：数值模拟的反射率分布图。
图3：实验验证。
图4：根据反射波形同时估计温度和光强。
Tashiro, M., Ide, K., Asano, K. et al. Metasurface-enabled multifunctional single-frequency sensors without external power. NPG Asia Mater 16, 55 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41427-024-00574-4
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