發(fā)布時間：2017-09-04 05:04

  本文關鍵詞：植入式醫(yī)療設備磁諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)的研究

  更多相關文章： 無線能量傳輸系統(tǒng) 磁諧振耦合 植入式醫(yī)療設備 仿真模型 倍壓整流器

【摘要】：磁諧振耦合式無線電能傳輸技術是一種通過線圈間諧振耦合進行能量傳輸的無線傳輸技術,在植入式醫(yī)療設備中的應用,為生物醫(yī)學設備能量供給的發(fā)展和技術研究帶來了重要變革。隨著植入式醫(yī)療設備越來越廣泛的應用,對植入深度和集成功能的要求越來越高,使得植入式設備的體積更小、無線能量供給要求更高。在經皮能量傳輸情況下,人體皮膚和其它組織對傳輸的能量產生損耗,降低能量傳輸的效率和傳輸距離。為了使植入式醫(yī)療設備有更高的傳輸效率和更靈活的電源配給,本文在分析無線能量傳輸系統(tǒng)模型的基礎上,對無線能量傳輸系統(tǒng)在植入式醫(yī)療設備中的應用進行設計,改進了線圈結構和功率接收電路。本文通過對兩線圈和四線圈磁諧振耦合式無線能量傳輸系統(tǒng)進行等效電路理論分析,推導出能量傳輸效率的主要影響因子為由諧振線圈的規(guī)格所決定的線圈品質因數和線圈間相互作用所決定的耦合系數。通過對能量傳輸線圈結構的分析和實驗結果對比,采用四線圈結構,通過調整各線圈回路的補償電容使傳輸系統(tǒng)工作在磁諧振耦合狀態(tài)下,能增大諧振線圈電路間的耦合系數,并隔離發(fā)射電路和接收電路對能量傳輸的干擾和影響。為了降低接收電路的接收電壓降和更便于管理體內功能模塊的電源供給,通過倍壓電路作為接收整流器以降低電壓降和提升電壓基準。本文通過仿真軟件建立不同的線圈結構模型和不同狀態(tài)的經皮無線能量傳輸模型,對相關影響因素進行分析。仿真和實驗結果驗證了在微小功率接收線圈應用中,磁諧振式系統(tǒng)提升了經皮能量傳輸的效率和傳輸距離,倍壓整流電路能穩(wěn)定輸出紋波較小的電壓,滿足體內各功能模塊的應用需求。
【關鍵詞】：無線能量傳輸系統(tǒng) 磁諧振耦合 植入式醫(yī)療設備 仿真模型 倍壓整流器
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM724
【目錄】：

• 學位論文的主要創(chuàng)新點3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究意義9-10
• 1.2 植入式醫(yī)療設備供能方式的發(fā)展和國內外的研究現狀10-12
• 1.2.1 植入式醫(yī)療設備的供能方式的發(fā)展10
• 1.2.2 國內外研究現狀10-12
• 1.3 無線電能傳輸的分類12-14
• 1.3.1 磁感應式無線電能傳輸12-13
• 1.3.2 磁諧振耦合式無線電能傳輸13-14
• 1.3.3 微波式無線能量傳輸14
• 1.4 植入式醫(yī)療設備能量傳輸待解決的問題14-16
• 1.5 本文研究的主要內容16
• 1.6 本文的章節(jié)安排16-19
• 第二章 植入式醫(yī)療設備無線電能傳輸系統(tǒng)模型19-37
• 2.1 耦合模理論分析基礎19-22
• 2.1.1 耦合模方程19-21
• 2.1.2 強耦合與弱耦合21-22
• 2.2 等效電路理論22-23
• 2.3 兩種理論分析方法的等效性23-26
• 2.3.1 等效電路分析23
• 2.3.2 耦合模分析23-26
• 2.4 基本無線能量傳輸系統(tǒng)26
• 2.5 帶中繼線圈的無線能量傳輸系統(tǒng)26-32
• 2.6 無線電能傳輸對于生物組織的安全性32-34
• 2.7 植入式醫(yī)療設備工作的電量需求34-35
• 2.8 本章小結35-37
• 第三章 無線能量傳輸系統(tǒng)的設計37-59
• 3.1 系統(tǒng)設計的要求37
• 3.2 系統(tǒng)設計分析37-40
• 3.3 功率放大器設計40-44
• 3.3.1 功率放大器電路設計40-42
• 3.3.2 功放管的寄生電容42-44
• 3.4 高頻信號源設計44-47
• 3.5 線圈結構47-54
• 3.5.1 線圈連接的拓撲結構47-50
• 3.5.2 線圈的參數分析50-54
• 3.6 體內接收電路的設計54-57
• 3.7 本章小結57-59
• 第四章 無線能量傳輸系統(tǒng)實驗分析59-75
• 4.1 系統(tǒng)的仿真實驗模型59-66
• 4.2 能量傳輸距離實驗66-69
• 4.3 位置偏移實驗69-71
• 4.4 角度偏移實驗71-72
• 4.5 接收電路的實驗72-73
• 4.6 本章總結73-75
• 第五章 總結與展望75-77
• 5.1 總結75
• 5.2 展望75-77
• 參考文獻77-81
• 發(fā)表論文和參加科研情況81-83
• 致謝83

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 關學忠;孫勝勇;楊靜;張成勝;董南南;葉中華;;非接觸式感應能量傳輸系統(tǒng)的分析與設計[J];電子技術應用;2008年02期

2 ;10項引領未來的科學技術(十) 無線能量傳輸技術[J];科協論壇(上半月);2009年12期

3 黃霞麗;;無線能量傳輸技術[J];無線互聯科技;2012年07期

4 雷進輝;杜留峰;;無線能量傳輸技術的理論研究[J];福建電腦;2009年10期

5 白亮宇;唐厚君;徐陽;;經表皮能量傳輸系統(tǒng)電氣參數優(yōu)化設計[J];電機與控制學報;2011年09期

6 吳嘉迅;吳俊勇;張寧;黃威博;楊玉青;徐倪睿;;基于磁耦合諧振的無線能量傳輸的實驗研究[J];現代電力;2012年01期

7 朱春波;于春來;毛銀花;陳清泉;;磁共振無線能量傳輸系統(tǒng)損耗分析[J];電工技術學報;2012年04期

8 韓建輝;亓東欣;張威;田小建;;近場無線能量傳輸系統(tǒng)的效率研究[J];吉林大學學報(信息科學版);2012年04期

9 孫中華;黃平;劉修泉;;三維無線能量傳輸系統(tǒng)失諧影響的研究[J];科學技術與工程;2012年31期

10 魏云波;王俊元;張紀平;;新型低頻高壓無線能量傳輸電源設計[J];中北大學學報(自然科學版);2013年01期

中國重要會議論文全文數據庫 前7條

1 崔曉熙;劉國希;董蜀湘;;低頻下的無線能量傳輸與磁場通訊[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

2 肖桂良;;無線能量傳輸技術概述[A];《IT時代周刊》論文專版（第300期）[C];2014年

3 于歆杰;;基于磁電層狀復合材料的無線能量傳輸[A];新觀點新學說學術沙龍文集57：無線電能傳輸關鍵技術問題與應用前景[C];2011年

4 賀少勃;陳遠斌;於海武;楊東;郭良福;力一崢;劉勇;劉建國;王琳;;高功率激光放大器中的能量傳輸[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

5 朱春波;;用于移動設備的非接觸供電技術應用研究[A];新觀點新學說學術沙龍文集57：無線電能傳輸關鍵技術問題與應用前景[C];2011年

6 賀少勃;陳遠斌;於海武;楊東;郭良福;力一崢;劉勇;劉建國;;高功率激光放大器中的能量傳輸[A];第十七屆全國激光學術會議論文集[C];2005年

7 江世臣;王水生;張學學;;激光誘導間質熱療中激光能量傳輸的蒙特卡羅模擬和分析[A];中國生物醫(yī)學工程學會第六次會員代表大會暨學術會議論文摘要匯編[C];2004年

中國重要報紙全文數據庫 前1條

1 濟南軍區(qū)某部 馮東明 李旭光 楊發(fā)倫;無線充電：能量傳輸的革命[N];解放軍報;2012年

中國博士學位論文全文數據庫 前9條

1 鞠興龍;感應耦合式無線能量傳輸系統(tǒng)的拓撲與控制研究[D];北京理工大學;2016年

2 傅陽;人工心臟經皮能量傳輸阻抗適應性研究[D];浙江大學;2015年

3 石煜;人體胃腸道腔內診療微系統(tǒng)無線能量傳輸關鍵技術及其應用研究[D];上海交通大學;2015年

4 薛凱峰;微機電系統(tǒng)多維無線能量傳輸技術的研究與應用[D];華南理工大學;2011年

5 陽天亮;經皮能量傳輸系統(tǒng)閉環(huán)控制方法的研究[D];上海交通大學;2011年

6 趙軍;體內植入器件的Witricity系統(tǒng)設計與實驗研究[D];河北工業(yè)大學;2013年

7 黃虎;反饋諧振式激光能量傳輸理論及實驗研究[D];清華大學;2013年

8 江彥;地下能量傳輸及其傳熱控制研究[D];吉林大學;2010年

9 賈智偉;胃腸道微型介入式診療裝置無線供能技術的優(yōu)化與應用研究[D];上海交通大學;2012年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 陳炳城;基于MEMS柔性立體諧振子的無線能量傳輸系統(tǒng)[D];北京交通大學;2016年

2 喬良;激光無線能量傳輸系統(tǒng)設計及性能研究[D];南京航空航天大學;2015年

3 林紀凌;基于無線能量傳輸的中壓電氣設備在線監(jiān)測的研究[D];福州大學;2014年

4 李冰;微型可植入式無線能量傳輸系統(tǒng)[D];北京交通大學;2016年

5 王婷;基于無線能量傳輸的新型LED光源系統(tǒng)驅動模塊的研究[D];天津工業(yè)大學;2016年

6 閆多超;植入式醫(yī)療設備磁諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)的研究[D];天津工業(yè)大學;2016年

7 彭康;植入式心臟起搏器的諧振磁耦合無線能量傳輸技術研究[D];華南理工大學;2016年

8 柳春雨;跳頻無線能量傳輸系統(tǒng)的設計與仿真[D];鄭州大學;2016年

9 余亞;無線能量傳輸系統(tǒng)最大功率傳輸及降低EMI水平研究[D];鄭州大學;2016年

10 段衍東;大功率磁諧振無線能量傳輸[D];電子科技大學;2016年

，

本文編號：789478