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

  更多相關(guān)文章： 無線能量傳輸系統(tǒng) 磁諧振耦合 植入式醫(yī)療設(shè)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(shù)是一種通過線圈間諧振耦合進(jìn)行能量傳輸?shù)臒o線傳輸技術(shù),在植入式醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用,為生物醫(yī)學(xué)設(shè)備能量供給的發(fā)展和技術(shù)研究帶來了重要變革。隨著植入式醫(yī)療設(shè)備越來越廣泛的應(yīng)用,對植入深度和集成功能的要求越來越高,使得植入式設(shè)備的體積更小、無線能量供給要求更高。在經(jīng)皮能量傳輸情況下,人體皮膚和其它組織對傳輸?shù)哪芰慨a(chǎn)生損耗,降低能量傳輸?shù)男屎蛡鬏斁嚯x。為了使植入式醫(yī)療設(shè)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(chǔ)上,對無線能量傳輸系統(tǒng)在植入式醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì),改進(jìn)了線圈結(jié)構(gòu)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(jìn)行等效電路理論分析,推導(dǎo)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(zhì)因數(shù)和線圈間相互作用所決定的耦合系數(shù)。通過對能量傳輸線圈結(jié)構(gòu)的分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比,采用四線圈結(jié)構(gòu),通過調(diào)整各線圈回路的補(bǔ)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(shù),并隔離發(fā)射電路和接收電路對能量傳輸?shù)母蓴_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(nèi)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(zhǔn)。本文通過仿真軟件建立不同的線圈結(jié)構(gòu)模型和不同狀態(tài)的經(jīng)皮無線能量傳輸模型,對相關(guān)影響因素進(jìn)行分析。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了在微小功率接收線圈應(yīng)用中,磁諧振式系統(tǒng)提升了經(jīng)皮能量傳輸?shù)男屎蛡鬏斁嚯x,倍壓整流電路能穩(wěn)定輸出紋波較小的電壓,滿足體內(nèi)各功能模塊的應(yīng)用需求。
【關(guān)鍵詞】：無線能量傳輸系統(tǒng) 磁諧振耦合 植入式醫(yī)療設(shè)備 仿真模型 倍壓整流器
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM724
【目錄】：

• 學(xué)位論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)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(shè)備供能方式的發(fā)展和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 植入式醫(yī)療設(shè)備的供能方式的發(fā)展10
• 1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 無線電能傳輸?shù)姆诸?/span>12-14
• 1.3.1 磁感應(yīng)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(shè)備能量傳輸待解決的問題14-16
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容16
• 1.6 本文的章節(jié)安排16-19
• 第二章 植入式醫(yī)療設(shè)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(chǔ)19-22
• 2.1.1 耦合模方程19-21
• 2.1.2 強(qiáng)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(shè)備工作的電量需求34-35
• 2.8 本章小結(jié)35-37
• 第三章 無線能量傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)37-59
• 3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求37
• 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析37-40
• 3.3 功率放大器設(shè)計(jì)40-44
• 3.3.1 功率放大器電路設(shè)計(jì)40-42
• 3.3.2 功放管的寄生電容42-44
• 3.4 高頻信號源設(shè)計(jì)44-47
• 3.5 線圈結(jié)構(gòu)47-54
• 3.5.1 線圈連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)47-50
• 3.5.2 線圈的參數(shù)分析50-54
• 3.6 體內(nèi)接收電路的設(shè)計(jì)54-57
• 3.7 本章小結(jié)57-59
• 第四章 無線能量傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析59-75
• 4.1 系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>59-66
• 4.2 能量傳輸距離實(shí)驗(yàn)66-69
• 4.3 位置偏移實(shí)驗(yàn)69-71
• 4.4 角度偏移實(shí)驗(yàn)71-72
• 4.5 接收電路的實(shí)驗(yàn)72-73
• 4.6 本章總結(jié)73-75
• 第五章 總結(jié)與展望75-77
• 5.1 總結(jié)75
• 5.2 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 發(fā)表論文和參加科研情況81-83
• 致謝83

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