海洋是生命的搖籃,蘊(yùn)藏著富饒的資源,海洋資源的開發(fā)和利用成為解決全球資源匱乏問題的必然發(fā)展方向,而目前人類已探索的海底只有5%。另一方面,海洋的性質(zhì)變化對地球氣候的發(fā)展、人類的社會生活等都具有著重要的影響。對于有效開發(fā)和利用海洋資源、實(shí)時監(jiān)視和監(jiān)測海洋環(huán)境等工作而言,這些無不建立在依靠眾多的水下電子設(shè)備的可靠、穩(wěn)定及持續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)之上。如何為這些水下電子系統(tǒng)實(shí)時地、不回收地進(jìn)行供能以保障水下環(huán)境監(jiān)測工作的可靠性、實(shí)時性以及不間斷性,已經(jīng)成為了海洋科技領(lǐng)域的重要研究方向之一。利用聲波耦合實(shí)現(xiàn)電—聲—電的轉(zhuǎn)換進(jìn)行聲波無線能量傳輸（Acoustic Wireless Energy Transfer,AWET）具有不受海水導(dǎo)電性影響、無電磁干擾等優(yōu)良特性,是解決該問題的一個重要方向,在海洋研究領(lǐng)域具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要圍繞AWET系統(tǒng)中壓電換能器的電學(xué)等效模型及水下聲波傳播模型進(jìn)行研究分析,實(shí)現(xiàn)基于壓電換能器的水下AWET系統(tǒng)的性能優(yōu)化及能量轉(zhuǎn)換效率的提升。主要完成了以下工作:1.在對隔生物組織、隔金屬AWET等研究的理論基礎(chǔ)之上,對海水介質(zhì)中AWET系統(tǒng)的組成及關(guān)鍵問題進(jìn)行了詳細(xì)研究和... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１水下ＡＷＥＴ系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?２－１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?ＡＷＥＴ?ｓｙｓｔｅｍ??

ａ）?ｂ）??圖２－３基本ＲＬＣ振蕩電路ａ）串聯(lián)形式；ｂ）并聯(lián)形式??Ｆｉｇ．?２－３?Ｂａｓｉｃ?ＲＬＣ?ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ａ）?ｉｎ?ｓｅｒｉｅｓ；?ｂ）?ｉｎ?ｐａｒａｌｌｅｌ??以最簡單的ＲＬＣ電路為例，如圖２－３所示，圖２－３?ａ）和ｂ）分別為最基本的??ＲＬＣ串聯(lián)和并聯(lián)振蕩電路電路，對電路工作狀態(tài)作一般性分析。假設(shè)電源是一個??電動勢為五＝盡的穩(wěn)態(tài)振蕩，那么由基爾霍夫電壓電流定律，根據(jù)電路圖中各??元件的物理性質(zhì)分別可以列出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路方程為：??串聯(lián)電路方程：??Ｌｅ＾－?＋?ＲＪ?＋?＾＼ｌｄｔ?＝?Ｅａｅｉａ＞，?（２－１３）??并聯(lián)電路方程：?＾??４？卜＝／’?（２＿１４）??這里，在分析串聯(lián)電路的過程中使用電阻抗來描述電路的特性，而在分析并??聯(lián)電路的過程中，采用了電導(dǎo)納來表征電路特性。??貢??Ｆ??圖２－４基本力學(xué)振動系統(tǒng)??Ｆｉｇ．?２－４?Ｂａｓｉｃ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｖｉｂｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??１４??

形換能器中心為坐標(biāo)原點(diǎn)０，活塞所在平面為；ｑｙ平面，由于系統(tǒng)具有軸對稱性，??所以可以不失一般性地假設(shè)在ｘｚ平面上的某一處設(shè)置一觀察點(diǎn)其與原點(diǎn)的直??線距離為／＊，其位置矢量與ｚ軸正向的夾角設(shè)為ｃ（，其理論模型如圖２－５所示。??ｄＳ??／〇?￣?Ｔ??ｙｊ??、—＾??圖２－５無限大障板上的圓形活塞式換能器的輻射示意圖??Ｆｉｇ．?２－５?Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｃｉｒｃｕｌａｒ?ｐｉｓｔｏｎ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ?ｏｎ?ａｎ?ｉｎｆｉｎｉｔｅ?ｂａｆｆｌｅ??位于發(fā)射換能器極徑為／？、極角為＾處的面元ｄＳ可以看成一個點(diǎn)源，將所有這??些點(diǎn)源輻射的聲波疊加起來，也就是對ｄＳ積分，得到整個活塞在位于觀察點(diǎn)戶處??輻射聲強(qiáng)應(yīng)有如下表達(dá)式??ｆｆｊ生ｗ?戶’必?（２－２２）??２ｎｈ?ａ??其中Ａ＝２７ｒ／Ａ為波束，為介質(zhì)中聲波的波長，ｐ為介質(zhì)密度，ｃ為介質(zhì)中的聲速，??觀察點(diǎn)Ｐ與面元ｄＳ的距離為ｈ?＾為活塞換能器表面質(zhì)點(diǎn)振速的幅度，ｗ為振動??角頻率。??１７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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