近幾年來,由于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)技術(shù)的迅速發(fā)展,使得出現(xiàn)了大量微型電子設(shè)備。與此同時(shí),如何尋找一種能夠持續(xù)為微型電子設(shè)備供電的方式也愈加受到科技人員的關(guān)注。機(jī)械振動(dòng)能量作為一種普遍存在于自然界的能量,是一種良好的可采集利用的能量。目前,根據(jù)國內(nèi)外研究表明,磁控形狀記憶合金(Magnetically controlled Shape Memory Alloy,MSMA)具有良好的磁控合金逆特性,并且利用該逆特性可以將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。本文基于磁控形狀記憶合金的逆效應(yīng),提出并設(shè)計(jì)了一種新型振動(dòng)能量采集器,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了相關(guān)檢測系統(tǒng)與能量存儲(chǔ)裝置。以下為本文主要內(nèi)容:一、本文分別敘述了電磁式、靜電式、壓電式、磁致伸縮式能量收集技術(shù)。針對上述不同方式的收集技術(shù)確定了各自優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。二、本文介紹了磁控形狀記憶合金的材料特性,給出了MSMA能量采集器的工作原理。三、借助有限元分析軟件ANSYS14.0對所設(shè)計(jì)的振動(dòng)能量采集器進(jìn)行電磁仿真,并采用西門子三維設(shè)計(jì)軟件UG進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),制作完成該能量采集器。四、本文搭建了一套高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實(shí)時(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)過程中MSMA材料所受到的壓力、磁場強(qiáng)度、溫度的變化。五、針對能量采集器的輸出電壓,設(shè)計(jì)了一種基于有源功率校正的能量存儲(chǔ)電路,便于能量的收集與利用。最后,本文對設(shè)計(jì)完成的振動(dòng)能量采集器進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在恒定偏置磁場條件下,感應(yīng)電壓與應(yīng)力大小和頻率呈正相關(guān)關(guān)系且能量收集電路可實(shí)現(xiàn)電壓的高效存儲(chǔ)。
【學(xué)位單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH-39;TB381
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 本文研究背景及意義
    1.2 振動(dòng)能量采集器研究現(xiàn)狀
        1.2.1 壓電式振動(dòng)能量采集技術(shù)
        1.2.2 電磁式振動(dòng)能量采集技術(shù)
        1.2.3 靜電式振動(dòng)能量采集技術(shù)
        1.2.4 磁致伸縮式振動(dòng)能量采集技術(shù)
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 磁控形狀記憶合金材料特性與工作機(jī)理
    2.1 磁控形狀記憶合金材料特性
        2.1.1 磁控形狀記憶合金晶體結(jié)構(gòu)
        2.1.2 磁控形狀記憶合金變形機(jī)理
        2.1.3 磁控形狀記憶合金逆特性
    2.2 磁控形狀記憶合金性能的影響因素
        2.2.1 磁場強(qiáng)度對MSMA材料性能的影響
        2.2.2 外部應(yīng)力對MSMA材料性能的影響
    2.3 振動(dòng)能量采集器工作機(jī)理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 MSMA振動(dòng)能量采集器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 引言
    3.2 MSMA振動(dòng)能量采集器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.1 振動(dòng)能量采集器總體設(shè)計(jì)
        3.2.2 振動(dòng)能量采集器預(yù)壓裝置設(shè)計(jì)
        3.2.3 磁路設(shè)計(jì)
        3.2.4 感應(yīng)繞組設(shè)計(jì)
        3.2.5 永磁體選擇
    3.3 振動(dòng)能量采集器電磁分析
        3.3.1 模型建立及材料參數(shù)設(shè)置
        3.3.2 網(wǎng)格劃分
        3.3.3 施加邊界條件并求解
        3.3.4 矢量顯示
    3.4 本章小結(jié)
第4章 振動(dòng)能量采集器的數(shù)據(jù)采集與樣機(jī)實(shí)驗(yàn)
    4.1 引言
    4.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)
        4.2.2 溫度數(shù)據(jù)采集模塊
        4.2.3 應(yīng)力數(shù)據(jù)采集模塊
        4.2.4 位移數(shù)據(jù)采集模塊
        4.2.5 磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)采集模塊
        4.2.6 感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)采集模塊
        4.2.7 數(shù)據(jù)采集顯示軟件設(shè)計(jì)
    4.3 振動(dòng)能量采集器樣機(jī)實(shí)驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 一種有源Boost型PFC振動(dòng)能量采集電路
    5.1 Boost型APFC電路簡介
    5.2 Boost型APFC電路模態(tài)分析
    5.3 Boost型APFC控制電路設(shè)計(jì)
    5.4 電路仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文

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