本文關(guān)鍵詞：多功能低頻壓電式能量采集器的設(shè)計與研究

  更多相關(guān)文章： 壓電采集 開路發(fā)電 系統(tǒng)發(fā)電 正交方向 擺動

【摘要】：壓電能量收集技術(shù)近年來取得快速發(fā)展并成為微能源研究領(lǐng)域的前沿?zé)狳c,為解決微型低功耗電子器件的電源供能問題提供了一種可行的思路和方法。但現(xiàn)有的傳統(tǒng)壓電懸臂梁式采集器只具有單方向上的振動敏感性,對環(huán)境中存在的多方向多運動形式的機(jī)械能量進(jìn)行壓電采集基本是不可行的。針對傳統(tǒng)壓電懸臂梁式采集器存在的缺陷不足,本文設(shè)計了一種多功能壓電滾軸-懸臂梁式采集器,能夠?qū)崿F(xiàn)水平、垂直兩正交方向上的振動能量采集和沿導(dǎo)軌滾動方向上的擺動能量采集。本文主要對多功能壓電采集器進(jìn)行了振動能量和擺動能量采集研究,具體的工作內(nèi)容如下:在振動能量采集方面:主要研究了壓電多功能采集器在垂直方向上振動能量的采集。而水平方向上的振動能量采集和沿導(dǎo)軌滾動方向上的擺動能量采集的采集效果是一樣的,所以本文中沒有詳細(xì)的闡述。首先對采集器的物理結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了理論建模,模擬仿真了采集器在諧振狀態(tài)下的開路發(fā)電特性;然后又對采集器發(fā)電系統(tǒng)的瞬態(tài)發(fā)電過程和穩(wěn)態(tài)發(fā)電過程進(jìn)行了解析分析和模擬仿真;最后搭建實驗平臺,對采集器的開路發(fā)電特性和系統(tǒng)發(fā)電特性進(jìn)行了實驗驗證,對比結(jié)果表明了采集器的理論建模和仿真分析的正確性。在擺動能量采集方面:首先,對擺動能量采集器進(jìn)行了耦合集中參數(shù)結(jié)構(gòu)建模,模擬仿真了采集器在擺動采集過程中的開路輸出電壓形式和系統(tǒng)儲能電容的瞬態(tài)充電過程。然后,設(shè)計了實驗系統(tǒng)的軟、硬件,并搭建了擺動實驗平臺,對采集器輸出的開路壓電電壓和儲能電容兩端的充電電壓進(jìn)行了實驗測量,得出實驗結(jié)果和模擬仿真結(jié)果是基本一致的。最后將實驗測量的數(shù)據(jù)經(jīng)過整合處理,具體分析了滾軸的初始出發(fā)位移、擺動角度、擺動頻率對采集器輸出開路電壓的影響。
【關(guān)鍵詞】：壓電采集 開路發(fā)電 系統(tǒng)發(fā)電 正交方向 擺動
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM619
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符號對照表12-14
• 縮略語對照表14-17
• 第一章 緒論17-27
• 1.1 課題背景17-18
• 1.2 壓電能量收集技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-25
• 1.2.1 非懸臂梁式壓電能量采集器18-21
• 1.2.2 懸臂梁式壓電能量采集器21-25
• 1.3 本文研究目的和主要工作25-26
• 1.4 本章小結(jié)26-27
• 第二章 壓電能量采集技術(shù)的基本理論27-37
• 2.1 壓電材料27-30
• 2.1.1 壓電參數(shù)27-28
• 2.1.2 壓電效應(yīng)28-30
• 2.1.3 壓電方程30
• 2.2 壓電振子30-33
• 2.2.1 壓電振子的工作模式30-31
• 2.2.2 壓電振子的支撐方式31-32
• 2.2.3 壓電振子的激勵方式32-33
• 2.3 壓電懸臂梁33-35
• 2.3.1 壓電梁的等效電路和接口電路34-35
• 2.3.2 壓電梁的諧振特性35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第三章 壓電多功能能量采集器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析37-43
• 3.1 傳統(tǒng)壓電懸臂梁式結(jié)構(gòu)分析37-38
• 3.2 多功能壓電滾軸-懸臂梁式結(jié)構(gòu)的設(shè)計簡介38-39
• 3.3 多功能壓電滾軸-懸臂梁式結(jié)構(gòu)的工作原理39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 振動能量的壓電采集特性研究43-61
• 4.1 采集器設(shè)計和工作原理介紹43-44
• 4.2 采集器的開路發(fā)電特性研究44-47
• 4.2.1 開路理論建模45-46
• 4.2.2 開路仿真分析46-47
• 4.3 采集器的系統(tǒng)發(fā)電特性研究47-55
• 4.3.1 發(fā)電系統(tǒng)的理論建模48-49
• 4.3.2 系統(tǒng)發(fā)電的理論分析49-52
• 4.3.3 發(fā)電仿真分析52-55
• 4.4 實驗的平臺搭建與結(jié)果測量55-60
• 4.4.1 實驗平臺的搭建56-57
• 4.4.2 實驗結(jié)果的測量57-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 擺動能量的壓電采集特性研究61-75
• 5.1 采集器結(jié)構(gòu)與工作原理介紹61-62
• 5.2 采集器理論建模及發(fā)電特性研究62-65
• 5.2.1 采集器理論建模62-63
• 5.2.2 采集器發(fā)電特性數(shù)值仿真63-65
• 5.3 實驗的平臺搭建與結(jié)果測量65-73
• 5.3.1 硬件系統(tǒng)的設(shè)計66-67
• 5.3.2 實驗系統(tǒng)的軟件設(shè)計67
• 5.3.3 采集器擺動實驗67-73
• 5.4 采集器X方向上振動能量的壓電采集分析73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與工作展望75-77
• 6.1 工作總結(jié)75
• 6.2 研究工作展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 致謝83-85
• 作者簡介85-86

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 樊康旗;徐春輝;王衛(wèi)東;方陽;;Broadband energy harvesting via magnetic coupling between two movable magnets[J];Chinese Physics B;2014年08期

2 樊康旗;明正峰;徐春輝;晁鋒波;;The dynamic characteristics of harvesting energy from mechanical vibration via piezoelectric conversion[J];Chinese Physics B;2013年10期

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本文編號：682567