CN114285319B - 一种线缆状摩擦纳米发电机、传感器和水下传感方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线缆状摩擦纳米发电机、传感器和水下传感方法。上述缆状摩擦纳米发电机，包括芯和鞘，鞘为筒体，芯为圆柱体，芯设置于筒体内。上述芯包括基底、第一电极层和介电层，第一电极层设置于基底外壁，介电层设置于第一电极层背离基底的一侧。上述鞘包括第二电极层、封装层和防水层，封装层设置于第二电极层外壁，防水层设置于封装层背离第二电极层的一侧。上述芯和鞘之间具有间隙，在外力作用下鞘产生形变，使芯和鞘发生接触和分离，从而产生电信号。上述线缆状摩擦纳米发电机结构简单，由于其形状为线缆状，体积小巧容易铺设，并且不依赖于电源且不需要发送人工波形，应用场景广泛。

Description

一种线缆状摩擦纳米发电机、传感器和水下传感方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种线缆状摩擦纳米发电机、传感器和水下传感方法。

背景技术

随着深潜和海底勘探技术的发展，海洋争端、深海探测器坠毁、探矿者安全等问题日益突出。声呐是利用声波在水中的传播和反射特性，通过电声转换和信息处理进行导航和测距的技术。目前对地形和生态复杂的水下环境探测，主要采用声呐技术进行探测。现有的用于水下探测的声纳探测设备具有体积庞大、成本高昂、对海洋环境不友好、易受干扰等缺点。因此，迫切需要开发一种低成本简便与环境友好的新型水下传感器，用以满足不断增长的探测、防御和救援需求。

发明内容

本发明提供了一种线缆状摩擦纳米发电机、传感器和水下传感方法，用以解决现有的探测设备体积庞大，并且会对环境造成破坏的问题。

本发明提供的一种线缆状摩擦纳米发电机，包括芯和鞘，鞘为筒体，芯为圆柱体，芯设置于筒体内。上述芯包括基底、第一电极层和介电层，第一电极层设置于基底外壁，介电层设置于第一电极层背离基底的一侧。上述鞘包括第二电极层、封装层和防水层，封装层设置于第二电极层外壁，防水层设置于封装层背离第二电极层的一侧。上述芯和鞘之间具有500μm-2mm的间隙，在外力作用下鞘产生形变，使芯和鞘发生接触和分离或者接近和远离，从而产生电信号。

上述实施例中，线缆状摩擦纳米发电机结构简单，由于其形状为线缆状，体积小巧容易铺设。例如将上述线缆状摩擦纳米发电机铺设于海底，不会对海洋生物或海洋环境造成危害。由于上述线缆状摩擦纳米发电机能够自发电，因此不需要额外供电，解决了设备需要更换电池的问题。上述线缆状摩擦纳米发电机具有不依赖于电源的特点，因此应用场景广泛。由于上述线缆状摩擦纳米发电机是自供电工作，不需要提供电源也不需要更换电池，因此具有较低的功耗，相对于现有的探测设备更加节能。

在具体制备上述线缆状摩擦纳米发电机时，上述基底可以为尼龙纱线、涤纶纱线或陶瓷纱线中的一种；第一电极层的材料为碳纳米管或导电银浆；介电层的材料为二甲基甲酰胺、偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物。采用上述材料制作线缆状摩擦纳米发电机，能够使其达到良好的发电效果。

在具体制备上述线缆状摩擦纳米发电机时，第一电极层厚度为30μm～60μm。第一电极层采用上述厚度能够使线缆状摩擦纳米发电机达到良好的发电效果。上述封装层的厚度为500μm～1000μm。在该厚度范围内，上述封装层能够将水对于线缆状摩擦纳米发电机的影响降至最低，同时还能够使线缆状摩擦纳米发电机保持有较好的灵敏度。防水层的厚度为50μm～100μm。采用上述厚度的防水层能够达到较好的防水效果。

本发明还提供了一种传感器，该传感器包括数据处理模块和上述线缆状摩擦纳米发电机。上述数据处理模块与线缆状摩擦纳米发电机电连接，数据处理模块用于采集并分析线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号。上述传感器结构简单，体积小巧，铺设方便，对环境的影响较小。

在可选的技术方案中，上述线缆状摩擦纳米发电机包括第一线缆状摩擦纳米发电机和第二线缆状摩擦纳米发电机。上述传感器包括传感网络，传感网络包括多根上述第一线缆状摩擦纳米发电机和多根第二线缆状摩擦纳米发电机。上述第一线缆状摩擦纳米发电机沿第一方向延伸，且与相邻的第一线缆状摩擦纳米发电机平行且间隔第一距离排布。上述第二线缆状摩擦纳米发电机沿第二方向延伸，且与相邻的第二线缆状摩擦纳米发电机平行且间隔第二距离排布。上述第一方向与第二方向相交，上述第一线缆状摩擦纳米发电机与第二线缆状摩擦纳米发电机排布成网络状。多根线缆状摩擦纳米发电机能够产生更多电信号，使监测数据更加全面。将第一线缆与第二线缆排布成网络状，用户通过将传感网络进行标定，容易判断电信号产生的位置，从而使监测更加方便、准确。

在可选的技术方案中，上述传感网络包括第一传感网络和第二传感网络。上述第一传感网络和第二传感网络相互垂直。或者，上述第一传感网络和第二传感网络相互平行。或者，上述第一传感网络和第二传感网络围成柱形等形状的区域。上述第一传感网络和第二传感网络形成的立体空间，可以实现在三维空间内对水下物体监测。

在可选的技术方案中，传感器为水下传感器。水下传感器可以实现对水下物体的监测。

本发明还提供了一种水下传感方法，该水下传感方法应用于上述传感器。该水下传感方法为：被探测物经过上述传感器的探测区，产生水扰动，在水扰动产生的外力作用下，鞘产生形变，芯和鞘发生接触和分离，从而产生电信号。数据处理模块采集电信号，并根据第一线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应的坐标和第二线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应的坐标，得到被探测物的位置信息。上述传感器的线缆具有柔性，因此对于水流的变化较敏感，上述水下传感方法应用于上述传感器，能够准确监测到被探测物的位置信息。

在可选的技术方案中，上述传感网络包括第一传感网络和第二传感网络，第一传感网络和第二传感网络相互垂直。被探测物经过传感网络的探测区，产生水扰动，第一传感网络的第一线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应第一坐标，第一传感网络的第二线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应第二坐标。第二传感网络的第一线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应第三坐标，第二传感网络的第二线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应第四坐标。根据第一坐标、第二坐标、第三坐标和第四坐标生成被探测物的三维坐标。通过上述生成的被探测物的三维坐标，进而能够得到被探测物的运动轨迹、行进速度和下潜深度等信息，实现了对被探测物的全面监测。

在可选的技术方案中，上述第一距离小于等于被探测物的长度，上述第二距离小于等于被探测物的长度。采用上述距离设置，使传感器得到的信息更接近被探测物的真实尺寸，还避免了线缆过于密集使相邻的线缆之间相互干扰的问题。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中线缆状摩擦纳米发电机的轴向截面图；

图2为本发明的一个实施例中线缆状摩擦纳米发电机的径向截面图；

图3为本发明的一个实施例中传感器的结构示意图；

图4为本发明的另一个实施例中传感器的结构示意图；

图5为本发明的另一个实施例中传感器的结构示意图；

图6为本发明的另一个实施例中传感器的结构示意图。

附图标记：

10-芯； 20-鞘；

30-第一传感网络； 40-第二传感网络；

100-线缆状摩擦纳米发电机(线缆)；

101-第一线缆状摩擦纳米发电机(第一线缆)；

102-第二线缆状摩擦纳米发电机(第二线缆)；

200-被探测物； 200’-较小被探测物；

1-基底； 2-第一电极层；

3-介电层； 4-第二电极层；

5-封装层； 6-防水层；

7-数据处理模块； 8-间隙；

9-支撑层。

具体实施方式

为了减少现有的用于水下探测的声纳探测设备对海洋环境的破坏。本发明的实施例提供了一种线缆状摩擦纳米发电机、传感器和水下传感方法。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图举实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的一个实施例中线缆状摩擦纳米发电机的轴向截面图，图2为本发明的一个实施例中线缆状摩擦纳米发电机的径向截面图。如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种线缆状摩擦纳米发电机。该线缆状摩擦纳米发电机包括芯10和鞘20。上述鞘20为筒体，芯10为圆柱体，芯10设置于筒体内。上述芯10和鞘20具有柔性，能够在外力的作用下发生形变。上述芯10包括基底1、第一电极层2和介电层3，第一电极层2设置于基底1外壁，介电层3设置于第一电极层2背离基底1的一侧。上述鞘20包括第二电极层4、封装层5和防水层6，封装层5设置于第二电极层4外壁，防水层6设置于封装层5背离第二电极层4的一侧。上述芯10和鞘20之间具有间隙8。芯和鞘之间具有500μm-2mm的间隙。由于上述芯10和鞘20具有柔性，在外力作用下鞘20产生形变，同时芯10也会产生形变，使芯10和鞘20发生接触和分离或者接近和远离，从而产生电信号。由于力学性能的不同，芯10的杨氏模量远大于鞘20，因此鞘20在相同外力的作用下形变量大于芯10的形变量。上述线缆状摩擦纳米发电机还包括外电路，外电路与上述芯电连接，外电路与上述鞘电连接。电子通过在外电路上流动完成电信号的产生和传输。上述线缆状摩擦纳米发电机的工作原理为：当外界载荷作用于上述线缆状摩擦纳米发电机时，芯与鞘在接触起电与静电感应的耦合作用下产生电子，上述电子通过外电路进行外部转移，产生电信号。

上述实施例中，线缆状摩擦纳米发电机结构简单，由于其形状为线缆状，体积小巧容易铺设。例如将上述线缆状摩擦纳米发电机铺设于海底，不会对海洋生物或海洋环境造成危害。由于上述线缆状摩擦纳米发电机能够自发电，因此不需要额外供电，解决了设备需要更换电池的问题。上述线缆状摩擦纳米发电机具有不依赖于电源的特点，因此应用场景广泛。除了将上述线缆状摩擦纳米发电机应用于水下，还可以应用于其他场景，例如陆地。在陆地时，上述线缆状摩擦纳米发电机能够利用风力使芯和鞘接触和分离产生电信号。具体应用场景本申请不做限制。由于上述线缆状摩擦纳米发电机是自供电工作，不需要提供电源也不需要更换电池，因此具有较低的功耗，相对于现有的探测设备更加节能。

上述线缆状摩擦纳米发电机的具体制备工艺如下：

制备基底1：选取具有柔性且弹性模量较小的纱线作为基底1。上述具有柔性且弹性模量较小的纱线可以为：尼龙纱线、涤纶纱线、陶瓷纱线中的一种，当然也可以采用其他绝缘材质的纱线，本申请不做具体限制。

分别用水、乙醇和丙酮将上述基底1超声清洗后自然风干。

制备第一电极层2：第一电极层2的材料可以为碳纳米管或导电银浆。在上述制备好的基底1外壁多次沉积碳纳米管或多次涂敷导电银浆，并在常温下使上述多次沉积的碳纳米管或多次涂敷的导电银浆干燥，形成第一电极层2。上述第一电极层2厚度可以为30μm～60μm。第一电极层2采用上述厚度能够使线缆状摩擦纳米发电机达到良好的发电效果。

制备介电层3：介电层3的材料可以为二甲基甲酰胺、偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物。选用二甲基甲酰胺和偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物(PVDF-TrFE)配置成溶液涂敷于介电层纱线上并干燥，重复上述操作5次以上。然后将经过上述操作的介电层纱线在135摄氏度的真空环境中退火处理2小时，使二甲基甲酰胺和偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物(PVDF-TrFE)形成铁电相。本实施例的上述操作有利于提高线缆状摩擦纳米发电机的稳定性。

制备支撑层9：在介电层3的外壁紧密地缠绕一层支撑纱线形成支撑层9，上述支撑纱线的直径可以为500μm～2mm。采用上述厚度能够使芯和鞘较好的完成接触和分离动作，从而使线缆状摩擦纳米发电机达到良好的发电效果。

制备第二电极层4：将镀银尼龙纤维或铜丝等金属丝线中的一种，缠绕在支撑层9的外壁，形成第二电极层4。上述金属丝线的直径可以为50μm～100μm。

制备封装层5：在上述第二电极层4的外壁涂覆具有防水性的材料后固化形成封装层5。上述具有防水性的材料可以为硅橡胶，本申请不做具体限制。上述封装层5的厚度可以为500μm～1000μm。在该厚度范围内，上述封装层5能够将水对于线缆状摩擦纳米发电机的影响降至最低，同时还能够使线缆状摩擦纳米发电机保持有较好的灵敏度。

制备防水层6：将具有抗腐蚀性和防水性的材料，涂敷在上述封装层5的外壁并固化，形成防水层6。上述具有抗腐蚀性和防水性的材料可以为防水尼龙，本申请不做具体限制。防水层6用于隔绝腐蚀物，避免上述腐蚀物对线缆状摩擦纳米发电机产生影响。上述防水层6的厚度可以为50μm～100μm。采用上述厚度防水层6能够达到较好的防水效果。

最后，将支撑层9取出，形成上述芯10和上述鞘20之间的间隙8。得到一个线缆状摩擦纳米发电机。

上述制备线缆状摩擦纳米发电机的材料价格低廉且没有毒性，在节省了线缆状摩擦纳米发电机的制造成本的同时还对生物和坏境较为友好，减小了对生物和环境造成的影响。

图3为本发明的一个实施例中传感器的结构示意图。如图3所示，本发明的实施例还提供了一种传感器。该传感器包括数据处理模块7和上述线缆状摩擦纳米发电机100，数据处理模块7与线缆状摩擦纳米发电机100电连接，数据处理模块7用于采集并分析线缆状摩擦纳米发电机100产生的电信号。上述传感器可以与终端(图中未示出)连接。数据处理模块7将电信号采集并分析后，将处理后的数据显示于上述终端。上述传感器结构简单，体积小巧，铺设方便，对环境的影响较小。由于上述线缆状摩擦纳米发电机100具有导电性，因此当其被触发后，不仅可以产生电信号，同时还可以传输该电信号。不需要额外的电信号传输设备。

图4为本发明的另一个实施例中传感器的结构示意图。如图4所示，在可选的实施例中，上述线缆状摩擦纳米发电机100可以包括第一线缆状摩擦纳米发电机101和第二线缆状摩擦纳米发电机102。多根线缆状摩擦纳米发电机100能够产生更多电信号，使监测数据更加全面，从而使监测更加准确。

为了方便描述，下面将线缆状摩擦纳米发电机100称为线缆100，第一线缆状摩擦纳米发电机101称为第一线缆101，第二线缆状摩擦纳米发电机102称为第二线缆102。

请继续参考图4，在可选的实施例中。传感器可以包括传感网络，上述传感网络包括多根第一线缆101和多根第二线缆102。第一线缆101沿第一方向M延伸，且与相邻的第一线缆101平行且间隔第一距离A排布。第二线缆沿102第二方向N延伸，且与相邻的第二线缆102平行且间隔第二距离B排布。上述第一方向M与第二方向N相交，第一线缆101与第二线缆102排布成网络状。上述第一线缆101与第二线缆102相交形成节点。多根线缆状摩擦纳米发电机100能够产生更多电信号，使监测数据更加全面。将第一线缆101与第二线缆102排布成网络状，用户通过将传感网络进行标定，容易判断电信号产生的位置，从而使监测更加方便、准确。

在具体选择上述传感器的应用场景时，可以将上述传感器应用在水下，例如海洋。上述传感器为水下传感器。当有潜水器经过排布成网络状的第一线缆101和第二线缆102时，不同的线缆100将会按照上述潜水器经过的先后顺序产生电信号。因为线缆100之间的间距是已知的，根据电信号出现的时间差，可以计算出潜水器运动的平均速度。当潜水器以不同的瞬时速率通过同一根线缆100时，机械运动施加给线缆100的载荷也是不同的，这种峰值的变化与速率的变化有很好的一一对应的关系。由此，可以实现对于潜水器瞬时速率的监测，结合平均速度就可以根据公式V＝V₀+at计算出潜水器的加速度等信息。

图5为本发明的另一个实施例中传感器的结构示意图。如图5所示，在可选的实施例中，上述传感网络可以包括第一传感网络30和第二传感网络40。上述第一传感网络30和第二传感网络40可以相互垂直，或者上述第一传感网络30和第二传感网络40可以相互平行，或者将上述第一传感网络30和第二传感网络40围成柱形或其他形状的区域，本申请不做具体限制。上述第一传感网络30和第二传感网络40形成的立体空间，可以实现在三维空间内对水下物体监测。

请结合图2和图5。本发明的实施例还提供了一种水下传感方法，该方法应用于上述传感器，上述传感器的线缆100具有柔性，因此对于水流的变化较敏感。在可选的实施例中，被探测物200经过上述传感器的探测区，产生水扰动。在水扰动产生的外力作用下，线缆100的鞘20产生形变，芯10和鞘20发生接触和分离或者发生接近和远离，从而产生电信号。数据处理模块7采集该电信号，并根据第一线缆101产生的电信号对应的坐标和第二线缆102产生的电信号对应的坐标，得到被探测物200的位置信息。具体的，上述被探测物200可以为海洋生物、水下作业设备或潜水器，本申请不做具体限制。当被探测物200接近并经过铺设好的传感器时，由其机械运动所产生水扰动作用在传感器上，使得传感器发生了一定的微形变或振动，因此芯10和鞘20逐渐接近并接触，在接触起电和静电感应的耦合的作用下，造成了电子在外电路(图中未示出)流动，产生相应的电信号，并将其传输至终端(图中未示出)。

请继续参考图5，在可选的实施例中，传感网络包括第一传感网络30和第二传感网络40，第一传感网络30和第二传感网络40相互垂直。被探测物200经过传感网络的探测区，产生水扰动，第一传感网络30的第一线缆101产生的电信号对应第一坐标，第一传感网络30的第二线缆102产生的电信号对应第二坐标；第二传感网络40的第一线缆101产生的电信号对应第三坐标，第二传感网络40的第二线缆102产生的电信号对应第四坐标，根据第一坐标、第二坐标、第三坐标和第四坐标生成被探测物的三维坐标。在具体铺设第一传感网络和第二传感网络时，可以将第一传感网络30垂直于水平面铺设，将第二传感网络40平行于水平面铺设于海底。

当被探测物200，例如潜水器，途径上述第二传感网络40的某第一电缆101和某第二线缆102，相交的两根线缆100均会被其由机械运动产生的水扰动触发并产生电信号。数据处理模块采集该两根线缆产生的电信号，并根据产生这两个电信号的线缆100在传感网络预先标定的行/列信息，可以分别得到第三坐标和第四坐标信息。上述第三坐标和第四坐标所表达的位置信息为潜水器相对于水平面的位置坐标。同样的，第一传感网络30的某第一电缆101和某第二线缆102被触发产生电信号，能够得到第一坐标和第二坐标。上述第一坐标和第二坐标所表达的位置信息为潜水器的高度/深度坐标。将上述第一坐标、第二坐标、第三坐标和第四坐标结合起来就可以推得被探测物200的三维坐标信息。随着潜水器的不断移动，触发不同的线缆100，进而得到被探测物200的运动轨迹图。通过分析两个线缆100的位置信息、电信号出现的时间间隔和运动轨迹图便得知了潜水器的行进方向、行进速度、下潜深度等信息。

在可选的实施例中，随着潜水器驶入上述传感器的探测区域，并逐渐驶出探测区域，线缆100和潜水器之间距离的逐渐减小再逐渐增大，线缆100产生的电信号的也会相应地增大和衰减。统计所有线缆100产生的电信号，信号最大的两根线缆100之间就是潜水器通过时的下潜深度范围，由此实现了对于潜水深度的判断。

在可选的实施例中，线缆100产生的电信号的波形可以被用来区分被探测物200。例如，对于在水面上航行的游轮而言，其螺旋桨产生的推进流集中在水面上，而在水下很难产生较大波幅的水流，因此，基本不会触发水下线缆100产生电信号。避免了水上的物体的运动对水下监控过的影响。而对于水下动物而言，它们产生的机械运动往往不是简单的通过，而是一系列复杂的动作。当鱼类等经过线缆100附近，由于鱼鳍和鱼尾的不断摆动，将会触发水下线缆100产生许多个小峰值的连续电信号；而螃蟹等运动时也会由于不同的足蜷曲与伸展触发若干个周期与间隔相对稳定的小峰值电信号；海龟等由于前后肢的先后的划水运动也会引起两个时间差极小的电信号。上述海洋动物触发的小峰值电信号与潜水器等机械设备触发的较大峰值的电信号不同。因此，可以凭借电信号的波形来区分被探测物，避免了水下动物对水下监控过的影响。

图6为本发明的另一个实施例中传感器的结构示意图。如图6所示，在可选的实施例中，被探测物的体积各不相同，被探测物200还可以包括较大被探测物201和较小被探测物202。在具体铺设第一线缆101和第二线缆102时，可以使第一距离A小于等于较大被探测物201的长度，第二距离B小于等于较大被探测物201的长度；或者，使第一距离A小于等于较小被探测物202的长度，第二距离B小于等于较大被探测物201的长度；或者，使第一距离A小于等于较大被探测物201的长度，第二距离B小于等于较小被探测物202的长度；或者，使第一距离A小于等于较小被探测物202的长度，第二距离B小于等于较小被探测物202的长度。具体的，被探测物200在经过传感器的探测区域时一次触发多个线缆100。这些被触发的线缆100产生的电信号不仅可以反应出被探测物200的运动信息，也可以反应出被探测物200的大小、形状、体积等信息。传感器相邻的两条线缆100的间距越小，反应出来的信息就更接近被探测物的真实轮廓，但是过于密集也会使线缆100之间相互干扰。因此可以使线缆100的间距大于被监测物体长度的十分之一，例如：假设被主要监测的水下物体的平均尺寸为10米，则第一距离A的选择范围为1m～10m，第二距离B选择范围为1m～10m。

在可选的实施例中，当较小被探测物202经过传感器的探测区域，其触发的线缆100的数量要远远小于较大被探测物201所触发的线缆100的数量。因此，通过分析被触发的线缆100的变化也可以实现对于被探测物200体积、大小、形状等几何参数的实时监测。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种传感器，其特征在于，所述传感器为水下传感器，包括数据处理模块和线缆状摩擦纳米发电机，所述数据处理模块与所述线缆状摩擦纳米发电机电连接，所述数据处理模块用于采集并分析所述线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号；

所述线缆状摩擦纳米发电机包括芯和鞘，所述鞘为筒体，所述芯为圆柱体，所述芯设置于所述筒体内，所述芯包括基底、第一电极层和介电层，所述第一电极层设置于所述基底外壁，所述介电层设置于所述第一电极层背离所述基底的一侧；所述鞘包括第二电极层、封装层和防水层，所述封装层设置于所述第二电极层外壁，所述防水层设置于所述封装层背离所述第二电极层的一侧；所述芯和所述鞘之间具有500μm-2mm的间隙，在外力作用下所述鞘产生形变，使所述芯和所述鞘发生接触和分离或者接近和远离，从而产生电信号；

所述线缆状摩擦纳米发电机包括第一线缆状摩擦纳米发电机和第二线缆状摩擦纳米发电机；

所述传感器包括传感网络，所述传感网络包括多根所述第一线缆状摩擦纳米发电机和多根所述第二线缆状摩擦纳米发电机，所述第一线缆状摩擦纳米发电机沿第一方向延伸，且与相邻的第一线缆状摩擦纳米发电机平行且间隔第一距离排布；所述第二线缆状摩擦纳米发电机沿第二方向延伸，且与相邻的第二线缆状摩擦纳米发电机平行且间隔第二距离排布；所述第一方向与所述第二方向相交，所述第一线缆状摩擦纳米发电机与所述第二线缆状摩擦纳米发电机排布成网络状。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感网络包括第一传感网络和第二传感网络，所述第一传感网络和所述第二传感网络相互垂直；

或者，所述第一传感网络和所述第二传感网络相互平行；

或者，所述第一传感网络和所述第二传感网络围成柱形。

3.一种水下传感方法，应用于如权利要求1～2任一项所述的传感器，其特征在于，被探测物经过所述传感器的探测区，产生水扰动，在所述水扰动产生的外力作用下，所述鞘产生形变，所述芯和所述鞘发生接触和分离，从而产生电信号，所述数据处理模块采集所述电信号，并根据所述第一线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应的坐标和所述第二线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应的坐标，得到所述被探测物的位置信息。

4.根据权利要求3所述的水下传感方法，其特征在于，所述传感网络包括第一传感网络和第二传感网络，所述第一传感网络和所述第二传感网络相互垂直，

所述被探测物经过所述传感网络的探测区，产生水扰动，所述第一传感网络的第一线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应第一坐标，所述第一传感网络的第二线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应第二坐标；所述第二传感网络的第一线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应第三坐标，所述第二传感网络的第二线缆状摩擦纳米发电机产生的电信号对应第四坐标，根据所述第一坐标、第二坐标、第三坐标和第四坐标生成被探测物的三维坐标。

5.根据权利要求3所述的水下传感方法，其特征在于，所述第一距离小于等于所述被探测物的长度，所述第二距离小于等于所述被探测物的长度。