隨著無線電技術(shù)和微機電系統(tǒng)的不斷發(fā)展,對微型系統(tǒng)的供電需求提出了新的要求,因為微型系統(tǒng)的體積較小,安裝環(huán)境復(fù)雜,傳統(tǒng)的供電手段,體積較大,維護(hù)頻率和成本過高。尋找新型的供電方式成為亟需解決的問題之一。能量采集技術(shù)應(yīng)運而生,作為一種可以收集外界廢棄能量,為低功率電子元器件提供運行所需要的電能。該技術(shù)一方面可以減少由電池更換而帶來的廢棄物,所以具有保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意義,另一方面還可以降低維護(hù)和保養(yǎng)成本,所以也具備經(jīng)濟效益。正是因為這些優(yōu)點,再加上當(dāng)今低功率的電子元件和無線電傳感技術(shù)的發(fā)展需要,能量采集領(lǐng)域已經(jīng)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。近年來研究熱門課題之一是利用氣動彈性現(xiàn)象中的振動的能量轉(zhuǎn)化為可用的電能。對于在機翼或者其他氣動裝置上的壓電能量采集旨在利用結(jié)構(gòu)氣動彈性振動的機械能轉(zhuǎn)化為可以用的電能,為監(jiān)測氣動裝置的傳感器供電。氣動彈性能量采集其核心思想是將結(jié)構(gòu)氣動彈性振動的機械能轉(zhuǎn)化為電能輸出,實現(xiàn)對氣動彈性現(xiàn)象的有效利用。從能量采集的角度看,氣動彈性現(xiàn)象是潛力能量源,二者的結(jié)合具有一定優(yōu)勢,氣動彈性的自激特性能簡化能量采集裝置的設(shè)計。此外,氣動彈性能量采集為小尺度風(fēng)力發(fā)電提供了新的途徑。... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各材料功率密度和電壓的對比情況

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-2Leland的能量采集器圖1-3Kim的二方向收集器環(huán)境中的振動往往具有多方向、大小隨機的特點，單一方向傳遞的能量往往較小[12]。故而，單方向能量采集器即使具有很高的俘能效率[2,20]，也無法俘獲到可觀的能量。如果能夠收集多個方向的振動能，那么收集到的能量將會大大提高[42]。基于這個想法，學(xué)者們設(shè)計了諸多巧妙的多方向能量采集器。如圖1-3Kim[15]等人設(shè)計了可以收集兩個方向能量的壓電能量采集器。兩個平行的壓電懸臂梁共用相同的端部質(zhì)量塊。此質(zhì)量塊可以轉(zhuǎn)動也可以沿著套桿移動，因而具有兩個自由度，可以采集到兩個方向的振動能[21]。圖1-4多模態(tài)壓電能量采集器圖1-5懸臂梁列陣采集系統(tǒng)哈爾濱工業(yè)大學(xué)于開平團隊[22]的多模態(tài)壓電能量采集器如圖1-4和上海交通大學(xué)劉景全團隊[23]的懸臂梁列陣采集系統(tǒng)如圖1-5。通過調(diào)節(jié)梁的數(shù)量和梁上質(zhì)量塊質(zhì)量，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的固有頻率。在低頻采集方面，哈爾濱工業(yè)大學(xué)于開平團隊[24]，研發(fā)了一種“三明治”壓電能量采集器。有著比一般壓電能量采集器更加低的共振頻率，對低頻振源有著更好的采集效率。1.2.2氣動彈性能量采集方面的研究當(dāng)氣體與物體相對運動時，總會出現(xiàn)氣動彈性振動現(xiàn)象，因此如何將無處不在的氣動彈性振動轉(zhuǎn)化為電能已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點[6,13]。目前國內(nèi)外對于氣動彈

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-2Leland的能量采集器圖1-3Kim的二方向收集器環(huán)境中的振動往往具有多方向、大小隨機的特點，單一方向傳遞的能量往往較小[12]。故而，單方向能量采集器即使具有很高的俘能效率[2,20]，也無法俘獲到可觀的能量。如果能夠收集多個方向的振動能，那么收集到的能量將會大大提高[42]�；谶@個想法，學(xué)者們設(shè)計了諸多巧妙的多方向能量采集器。如圖1-3Kim[15]等人設(shè)計了可以收集兩個方向能量的壓電能量采集器。兩個平行的壓電懸臂梁共用相同的端部質(zhì)量塊。此質(zhì)量塊可以轉(zhuǎn)動也可以沿著套桿移動，因而具有兩個自由度，可以采集到兩個方向的振動能[21]。圖1-4多模態(tài)壓電能量采集器圖1-5懸臂梁列陣采集系統(tǒng)哈爾濱工業(yè)大學(xué)于開平團隊[22]的多模態(tài)壓電能量采集器如圖1-4和上海交通大學(xué)劉景全團隊[23]的懸臂梁列陣采集系統(tǒng)如圖1-5。通過調(diào)節(jié)梁的數(shù)量和梁上質(zhì)量塊質(zhì)量，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的固有頻率。在低頻采集方面，哈爾濱工業(yè)大學(xué)于開平團隊[24]，研發(fā)了一種“三明治”壓電能量采集器。有著比一般壓電能量采集器更加低的共振頻率，對低頻振源有著更好的采集效率。1.2.2氣動彈性能量采集方面的研究當(dāng)氣體與物體相對運動時，總會出現(xiàn)氣動彈性振動現(xiàn)象，因此如何將無處不在的氣動彈性振動轉(zhuǎn)化為電能已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點[6,13]。目前國內(nèi)外對于氣動彈

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氣動彈性能量采集系統(tǒng)空氣動力建模研究綜述[J]. 吳沂寧,李道春,向錦武.  氣體物理. 2016(04)

碩士論文
[1]多方向?qū)掝l帶振動能量收集器研究[D]. 郭磊.重慶大學(xué) 2016



本文編號：3393088