本文選題：能量收集 + 同位素Ni��； 參考：《物理學(xué)報(bào)》2014年02期

【摘要】：針對目前無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對長壽命微能源的需求,提出了將同位素輻射能量轉(zhuǎn)換為電能的靜電式振動(dòng)能量收集原理.該原理利用同位素63Niβ輻射能實(shí)現(xiàn)平行板懸浮-質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的自由阻尼振動(dòng),并通過可變電容電路實(shí)現(xiàn)充-放電振蕩循環(huán),從而實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換.通過分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)化過程,給出了結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和能量輸出方程,并使用Matlab/Simulink對輸出特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和基于Ansys的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).根據(jù)仿真和優(yōu)化的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)出了滿足最大平均輸出功率的微電子機(jī)械器件結(jié)構(gòu).結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在一階固有頻率為500 Hz,兩極板間距離為75μm,外接電阻為90 k?時(shí)平均輸出功率最大為0.416μW,轉(zhuǎn)化效率8.25%.
[Abstract]:According to the demand of wireless sensor network nodes for long-life micro-energy, the principle of electrostatic vibration energy collection is proposed to convert isotope radiation energy to electric energy. The principle uses the isotope 63Ni 尾 radiation energy to realize the free damping vibration of the parallel plate suspension mass block structure, and realizes the charge-discharge oscillation cycle through the variable capacitance circuit, thus realizes the electric energy conversion. By analyzing the motion state and energy transformation process, the motion state and energy output equation of the structure are given, and the output characteristics are simulated by Matlab / Simulink and the structural optimization design based on Ansys is carried out. According to the simulation and optimization of the structure size, the structure of microelectromechanical device is designed to meet the maximum average output power. The results show that the first order natural frequency of the structure is 500 Hz, the distance between the two poles is 75 渭 m, and the external resistance is 90 k? The maximum output power is 0.416 渭 W, and the conversion efficiency is 8.25 渭 W.
【作者單位】： 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院;廈門大學(xué)薩本棟微納米科學(xué)技術(shù)研究院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號:51075344,61274120) 廈門市科技計(jì)劃(批準(zhǔn)號:3502Z20123008) 福建省高校產(chǎn)學(xué)研合作科技重大項(xiàng)目(批準(zhǔn)號:2013H6023)資助的課題~~
【分類號】：TP212.91

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【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2113938