發(fā)布時(shí)間：2021-09-11 13:32

　　隨著無線電技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)的不斷發(fā)展,對(duì)微型系統(tǒng)的供電需求提出了新的要求,因?yàn)槲⑿拖到y(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(yùn)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(yùn)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(jì)效益。正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn),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(dòng)彈性現(xiàn)象中的振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為可用的電能。對(duì)于在機(jī)翼或者其他氣動(dòng)裝置上的壓電能量采集旨在利用結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為可以用的電能,為監(jiān)測(cè)氣動(dòng)裝置的傳感器供電。氣動(dòng)彈性能量采集其核心思想是將結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出,實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象的有效利用。從能量采集的角度看,氣動(dòng)彈性現(xiàn)象是潛力能量源,二者的結(jié)合具有一定優(yōu)勢(shì),氣動(dòng)彈性的自激特性能簡(jiǎn)化能量采集裝置的設(shè)計(jì)。此外,氣動(dòng)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(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

各材料功率密度和電壓的對(duì)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(dòng)往往具有多方向、大小隨機(jī)的特點(diǎn)，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(gè)方向的振動(dòng)能，那么收集到的能量將會(huì)大大提高[42]�；谶@個(gè)想法，學(xué)者們?cè)O(shè)計(jì)了諸多巧妙的多方向能量采集器。如圖1-3Kim[15]等人設(shè)計(jì)了可以收集兩個(gè)方向能量的壓電能量采集器。兩個(gè)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(dòng)也可以沿著套桿移動(dòng)，因而具有兩個(gè)自由度，可以采集到兩個(gè)方向的振動(dòng)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(tuán)隊(duì)[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(tuán)隊(duì)[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(shí)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(tuán)隊(duì)[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(duì)低頻振源有著更好的采集效率。1.2.2氣動(dòng)彈性能量采集方面的研究當(dāng)氣體與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)氣動(dòng)彈性振動(dòng)現(xiàn)象，因此如何將無處不在的氣動(dòng)彈性振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)[6,13]。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于氣動(dòng)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(dòng)往往具有多方向、大小隨機(jī)的特點(diǎn)，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(gè)方向的振動(dòng)能，那么收集到的能量將會(huì)大大提高[42]�；谶@個(gè)想法，學(xué)者們?cè)O(shè)計(jì)了諸多巧妙的多方向能量采集器。如圖1-3Kim[15]等人設(shè)計(jì)了可以收集兩個(gè)方向能量的壓電能量采集器。兩個(gè)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(dòng)也可以沿著套桿移動(dòng)，因而具有兩個(gè)自由度，可以采集到兩個(gè)方向的振動(dòng)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(tuán)隊(duì)[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(tuán)隊(duì)[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(shí)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(tuán)隊(duì)[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(duì)低頻振源有著更好的采集效率。1.2.2氣動(dòng)彈性能量采集方面的研究當(dāng)氣體與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)氣動(dòng)彈性振動(dòng)現(xiàn)象，因此如何將無處不在的氣動(dòng)彈性振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)[6,13]。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于氣動(dòng)彈

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氣動(dòng)彈性能量采集系統(tǒng)空氣動(dòng)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(dòng)能量收集器研究[D]. 郭磊.重慶大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3393088