無線遙控裝置廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生活中,已經(jīng)成為不可缺少的便攜式電子產(chǎn)品。除了用于家用電子產(chǎn)品的控制外,無線遙控裝置還廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)以及汽車行業(yè)等。一直以來,無線遙控裝置的供電來源皆為傳統(tǒng)化學(xué)電池,但是傳統(tǒng)化學(xué)電池體積大,特定工作環(huán)境中更換不便,而且廢棄電池回收不當(dāng)還會造成嚴重的環(huán)境污染。面對全球早已日漸嚴峻的生態(tài)環(huán)境,人們開始尋找新的環(huán)保、節(jié)能的替代品。目前,在已有的幾類能量回收技術(shù)（太陽能、電磁、靜電以及壓電）中,由于壓電材料在產(chǎn)生能源的過程中,體現(xiàn)出其可持續(xù)回收與發(fā)展、能源產(chǎn)生效能高的明顯優(yōu)勢,已得到廣泛的研究和應(yīng)用。本文主要針對壓電自供電遙控裝置在低頻振動下能量產(chǎn)生效率和其能量收集電路兩個部分的性能,設(shè)計制作了不同的壓電發(fā)電裝置以及對能量收集電路進行了優(yōu)化,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了壓電自供電遙控裝置并進行了仿真與實驗研究。本文首先介紹了壓電陶瓷材料及壓電振子主要采用的模型,由于銷釘力模型（PinForce Model）和改進銷釘力模型（Enhanced Pin-Force Model）具有一定的局限性和不足,不能得到精確的分析結(jié)果,所以在幾種模型中選擇考慮了多種影響因素的歐拉伯努利模型... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

歐拉伯努利模型

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文4i=1iirinaaababbi=1aabbirinz(E/E)A(h/2)h(E/E)+(h+(h/2))hZs==h(E/E)+h(E/E)A………(1.1)其壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋?424226()b[2(232)]baabaaabbaabbaabbMEhhhEhEhEhEhhhhh…………(1.2)壓電材料所受的應(yīng)力為：2424226()b[2(232)]abaabaaabbaabbaabbMEEhhhEhEhEhEhhhhh…………(1.3)美國喬治亞理工學(xué)院AlperErturk提出了一個通用框架，用于具有對稱和不對稱層壓板的壓電能量收集器的機電建模[40]。利用Euler–BernoulliModel給出了壓電能量收集器機電推導(dǎo)公式。這些公式在所有情況下都考慮了獨立的軸向位移變量及其機電耦合。比較了對稱層壓板的解析解，并顯示了隨著模數(shù)增加，假設(shè)模態(tài)解與解析解的收斂性。（2）Pin-ForceModelPin-ForceModel是為了處理復(fù)合梁壓電振子彎曲問題，所誕生的最早的一個模型，如圖1.2所示，假設(shè)壓電振子和基板是兩個末端，并由銷釘連接在一起的獨立個體[41]�；鍍�(nèi)部的所受應(yīng)力呈線性分布，由歐拉伯努利模型導(dǎo)出，壓電材料所受的應(yīng)力由基板的彎曲引起并被認定為常數(shù)。但是，該模型具有一定的局限性，因為銷釘力模型只考慮了基板的彎曲變形而忽略了壓電材料的彎曲變形，其適合于細長壓電振子。圖1.2銷釘力模型

第1章緒論5通過應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，壓電材料的應(yīng)變公式可表示為：aaaE…………………………………………(1.4)上式中，壓電材料楊氏模量可用aE表示。如果壓電發(fā)電裝置的寬度為b，那么壓電材料所受應(yīng)變可表示為：aaaFEbh………………………………………(1.5)上式中，外部彎矩M是導(dǎo)致壓電發(fā)電裝置受外力F作用的原因：263aaaabbbEbhMFEhhEh…………………………………(1.6)上述公式中，壓電發(fā)電裝置基板的截面慣性矩為bI，基板材料楊氏模量為bE。為了便于從橋梁中收集能量。韓國的Sang-HyoKim等人制作了鋼梁平板式橋梁模型，并將壓電能量收集模塊固定在不同的位置，在橋梁上行駛的車輛作用下，它們的結(jié)構(gòu)響應(yīng)會有所不同。測試結(jié)果表明，壓電能量收集效率受附著在橋構(gòu)件上的壓電材料的應(yīng)變增加速率和峰值應(yīng)變的敏感影響，而這取決于橋上移動車輛的移動速度和重量。（3）EnhancedPin-ForceModel在Pin-ForceModel的基礎(chǔ)上進行改進得到EnhancedPin-ForceModel，壓電材料和基板沿著各自的中性軸彎曲，考慮了壓電材料的抗彎剛度，其應(yīng)變呈線性分布，其實質(zhì)仍是基板末端和壓電材料由銷釘連接在一起的兩個獨立個體，如圖1.3所示。與Pin-ForceModel模型相比，它更接近實際模型，改進時考慮了更多影響因素，但仍具有局限性和不完善的部分，暫時還不能得到精確的分析結(jié)果。圖1.3改進銷釘力模型

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于壓電能量收集的集成電路的研究與設(shè)計[D]. 吳了.湖南大學(xué) 2017

碩士論文
[1]無源壓電開關(guān)控制器的研究[D]. 梁衛(wèi)衛(wèi).電子科技大學(xué) 2014
[2]壓電自供電無線遙控器的研究[D]. 付曉慶.吉林大學(xué) 2012
[3]壓電供電式紅外遙控器的研究[D]. 朱永華.吉林大學(xué) 2007



本文編號：3290096