發(fā)布時(shí)間：2021-03-27 19:32

　　隨著低功耗電子設(shè)備技術(shù)的高速革新,對當(dāng)下機(jī)械生產(chǎn)中無線傳感技術(shù)的要求也產(chǎn)生了極大地推動(dòng)。當(dāng)下,電池供電依舊是部分無線傳感器節(jié)點(diǎn)的供能方式。電池作為化學(xué)產(chǎn)物,其消耗和處理過程極大地增加了環(huán)境的污染以及經(jīng)濟(jì)和人力成本的大量消耗,使傳感器在工作中帶來負(fù)擔(dān)。故基于環(huán)境能量采集自供電技術(shù)的研究備受關(guān)注。波浪能是一種豐富的可持續(xù)能源,由于波浪頻率較低,能量的采集過程受到了很大阻礙。壓電懸臂梁是壓電材料在基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測中的一種應(yīng)用,具有柔性和易于封裝等優(yōu)點(diǎn),能在低頻環(huán)境下實(shí)現(xiàn)能量有效吸收轉(zhuǎn)換的采集裝置,也比較適用海洋等自振頻率較低的環(huán)境。目前單一結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量采集裝置轉(zhuǎn)換效率較低,介于環(huán)境中振源不穩(wěn)定,單懸臂梁對振動(dòng)頻率響應(yīng)非常敏感,不容易實(shí)現(xiàn)環(huán)境振源與采集結(jié)構(gòu)諧振頻率的良好匹配,造成能源浪費(fèi)。因此,本文提出了一種多個(gè)壓電振子并聯(lián)連接的陣列式寬頻振動(dòng)能量采集器,通過有限元分析,得到了梁的尺寸與自振頻率的關(guān)系,并結(jié)合理論公式對壓電懸臂梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。其次,對壓電懸臂梁的自振頻率是否在設(shè)計(jì)目標(biāo)范圍內(nèi)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,測量了壓電懸臂梁的承載力。最后設(shè)計(jì)了一種浮標(biāo)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自供能裝置的應(yīng)用,利... 

【文章來源】：浙江海洋大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

無線傳感器應(yīng)用Fig1.1Wirelesssensorapplication

圖 1-2 無線傳感器結(jié)構(gòu)Fig 1.2 Wireless sensor structure工業(yè)領(lǐng)域中的無線傳感器主要電源依舊是外接電源。如電池供電增加了的尺寸和重量，且電池壽命短，需要經(jīng)常人工更換，繁瑣的工作量和額被大量推廣和認(rèn)可的。另外，電池是危險(xiǎn)性腐蝕性強(qiáng)的化學(xué)物品，會(huì)極環(huán)境，被替換下的電池也是一個(gè)極大的負(fù)擔(dān)。所以，新型的清潔能源取源為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供能已迫在眉睫。 能量收集技術(shù)工業(yè)革命以來，人類發(fā)展對能源的需求開始急劇增加。迄今為止，石化們所依賴的，同時(shí)也是對空氣和環(huán)境造成污染的主要能源。近年來，在中，大多數(shù)工業(yè)化國家和發(fā)展中國家決定減少消耗，以最終達(dá)到控制全。因此，可再生能源如波浪、風(fēng)能、太陽和地?zé)崮艿睦檬艿搅巳藗兊钠?

圖 1-3 環(huán)境中的自然力Fig 1.3 Natural forces in the environment是動(dòng)能的巨大來源，例如波浪、潮汐和洋流中的運(yùn)動(dòng)能量，以及熱波浪能長期以來被廣泛應(yīng)用于各種可再生能源中，1970 年石油危波能密度在所有其他能量中最高，因此受到了廣泛地關(guān)注。在過去的界范圍內(nèi)收集波浪能量的可行性進(jìn)行了大量的研究。其中， 等人研究了可再生能源在南海的可行性，發(fā)現(xiàn)波浪能是相當(dāng)可觀的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新型波浪能發(fā)電裝置效能分析[J]. 趙佳鵬,陳煒鑫,黃技,李煥豪.  中國水運(yùn)(下半月). 2018(06)
[2]陣列式壓電俘能拓寬頻帶的研究[J]. 白鳳仙,包華宇,董維杰,孫建忠.  壓電與聲光. 2016(05)
[3]浮標(biāo)式波浪能壓電發(fā)電技術(shù)研究[J]. 杜小振,趙繼強(qiáng),王一然,朱文斗,張燕.  海洋技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(06)
[4]壓電疊堆聯(lián)接方式及低頻發(fā)電特點(diǎn)的研究[J]. 黨永,董維杰,白鳳仙,喻言.  電源學(xué)報(bào). 2011(04)
[5]Vibration Control of a Composite Beam Using Self-sensing Semi-active Approach[J]. JI Hongli,QIU Jinhao,and ZHU Kongjun The Key Laboratory of Aircraft Structural Mechanics and Control of Ministry of Education,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2010(05)
[6]不對稱懸臂梁壓電發(fā)電裝置的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 單小彪,袁江波,謝濤,陳維山.  壓電與聲光. 2010(04)
[7]多懸臂梁壓電振子頻率分析及發(fā)電實(shí)驗(yàn)研究[J]. 謝濤,袁江波,單小彪,陳維山.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(02)
[8]懸臂梁壓電發(fā)電技術(shù)研究[J]. 馬玉龍.  裝備制造技術(shù). 2009(12)
[9]懸臂梁單晶壓電發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)[J]. 袁江波,單小彪,謝濤,陳維山.  光學(xué)精密工程. 2009(05)
[10]亞太地區(qū)的海洋資源保護(hù)組織[J]. 高偉濃.  東南亞研究. 1999(04)

博士論文
[1]弛豫鐵電單晶在穿戴式壓電能量收集器中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究[D]. 曾洲.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所) 2018
[2]基于高性能弛豫鐵電單晶的磁電型弱磁傳感器研究[D]. 方聰.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所) 2018
[3]分段線性壓電能量收集器的寬頻俘能特性研究[D]. 程千駒.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[4]微型電磁振動(dòng)能量收集器頻帶拓展機(jī)理與關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 雷軼鳴.重慶大學(xué) 2016
[5]振動(dòng)能量非線性采集器的解析、數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 姜文安.上海大學(xué) 2016
[6]基于MEMS的d31模式PZT能量收集器研究[D]. 陳曉潔.黑龍江大學(xué) 2015
[7]基于光纖傳感的機(jī)械設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 徐剛.武漢理工大學(xué) 2013
[8]蒲公英狀多方向?qū)掝l帶壓電振動(dòng)能量采集研究[D]. 侯志偉.南京航空航天大學(xué) 2013
[9]高壓斷路器振動(dòng)監(jiān)測與故障診斷的研究[D]. 常廣.北京交通大學(xué) 2013
[10]雙穩(wěn)態(tài)壓電懸臂梁發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性研究[D]. 孫舒.天津大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于振動(dòng)能量收集的無線傳感器節(jié)點(diǎn)自發(fā)電系統(tǒng)研究及應(yīng)用[D]. 孫曉東.浙江海洋大學(xué) 2018
[2]SDWSN能效提升算法[D]. 陳新穎.北京郵電大學(xué) 2018
[3]振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置的試驗(yàn)及數(shù)值仿真研究[D]. 劉曉.江蘇科技大學(xué) 2018
[4]自偏置磁電復(fù)合材料及磁傳感特性研究[D]. 徐曉玉.重慶大學(xué) 2016
[5]壓電式多方向風(fēng)致振動(dòng)能量采集器研究[D]. 趙江信.重慶大學(xué) 2016
[6]壓電式三維多模態(tài)振動(dòng)能量采集器[D]. 趙念.重慶大學(xué) 2016
[7]非線性壓電懸臂梁振動(dòng)特性與能量采集研究[D]. 喬海.天津大學(xué) 2016
[8]懸臂梁陣列式壓電俘能輸出特性的研究[D]. 包華宇.大連理工大學(xué) 2015
[9]一種靜電吸附方式的微小爬壁機(jī)器人研究[D]. 王勇.重慶大學(xué) 2015
[10]適用于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測的微型寬頻壓電能量收集器研究[D]. 周潔琳.重慶大學(xué) 2015



本文編號：3104083