悬臂梁基底对压电俘能器输出响应的影响分析

悬臂梁的材料与结构对压电俘能器的输出响应具有重要影响。为了 研究在1.5~5.8 m/s低风速环境下不同基底材料对接触式压电俘能器的影响,该文选择聚氯乙烯（PVC）、304不锈钢、1060铝和H68黄铜材料为基底的柔性聚偏氟乙烯（PVDF）压电悬臂梁结构,并进行了对比实验与分析。结果表明,以304不锈钢为基底的悬臂梁结构输出功率最大。通过计算不同基底材料梁的结构参数发现,在低风速工况下,梁的结构刚度与减幅因数是影响压电俘能器输出性能的主要因素。同等工况下,梁的结构刚度越小,接触式压电俘能器的启动风速越低,风致振动的激振力频率越高;减幅因数越小,悬臂梁的输出功率越大。     

基于d_(15)模式的L型压电俘能器结构与性能研究

剪切模式压电俘能器利用较高的压电系数d_(15),理论上能够收集到更多的能量。该文设计了一种基于d_(15)模式的L型基座压电俘能器,通过有限元仿真分析与直立型结构进行了对比。结果表明,L型结构不发生谐振时的俘能性能与直立型结构基本相同,在很宽频带内均有稳定的能量输出;而在一阶模态频率,L型结构的输出功率有大幅增加。该文制作了L型基座d_(15)模式PZT-51压电俘能器,实测表明,压电俘能器的谐振频率为86 Hz,当加速度为2.5g(g=9.8m/s~2)时,在匹配负载203kΩ上输出功率为31.25μW,对应单位重力加速度下的功率密度为84μW·cm~(-3)。     

用于能量收集器的不锈钢基PZT厚膜制备研究

采用了溶胶 凝胶技术在不锈钢基体上制备了厚为10 μm、结构致密的锆钛酸铅(PZT)厚膜。研究了不同退火条件对厚膜结晶状况的影响,X射线衍射分析表明,采用700 ℃退火处理20 min后得到了PZT厚膜的纯钙钛矿相结构。厚膜的电学性能测试结果显示,厚膜的剩余极化强度（Pr）为7.5 μC/cm2, 矫顽场强（Ec）为7.2 V/μm,压电常数（d33）为73 pC/N。设计制作了长20 mm、宽4 mm的压电悬臂梁结构振动能量收集器。输出性能测试结果显示,振动频率为95 Hz,采集器输出电压最高,输出电压值为862 mV。     

压电层厚度对d_(15)模式PZT-51悬臂梁俘能特性影响

设计并制作了压电层厚度分别为0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm的d15模式层合串联结构PZT-51压电悬臂梁俘能器。测量了开路和1.0 MΩ负载下,俘能器的振动频率与输出电压和输出功率的关系曲线,以及1.0 MΩ负载时的振动激励电压与输出峰-峰值电压关系曲线。结果表明,随着压电层厚度的减少,压电俘能器的谐振频率降低,输出电压和功率增大。压电层厚度为0.6 mm的压电俘能器具有最大开路输出电压1.69 V,在1.0 MΩ负载下最大输出功率为0.708μW。     

压电-电磁复合式俘能器的设计与实验研究

针对现有压电、电磁俘能器不能同时输出大电压和大电流,设计了一种压电-电磁复合式俘能器。根据设计的复合式俘能器结构进行了理论建模,推导出了电压、电流、振幅和输出功率的表达式,并利用Ansys和Ansoft仿真软件对复合式俘能器的输出特性进行了仿真分析。最后通过实验对比分析了压电、电磁与压电-电磁复合式俘能器的输出特性,分析得到在0.6 g(g=10m/s2)加速度作用下,压电-电磁复合式俘能器的最优输出功率比电磁、压电俘能器分别提高了118%、38%,同时3dB带宽可增大67%、25%。     

用于能量收集的基于涡致振动的双自由度嵌套式压电圆管俘能结构

为解决俘能结构频带较窄,仅能从一个方向对机械振动能量进行收集的问题,研发了一种基于涡致振动的双自由度嵌套式压电圆管俘能结构。建立了俘能结构的流-固-电耦合数学模型,利用数值模拟和实验测试对前置阻流体的单俘能结构、串列双俘能结构及并列双俘能结构等情况进行了研究,分析了这些结构的振动性能与压电特性。数值模拟与实验测试结果表明,风速、俘能结构间距、压电圆环直径以及俘能结构排列方式都会影响压电俘能结构性能。在数值分析中,并列双俘能结构输出电压最大,在当结构间距(L)与压电俘能结构外直径(D)之比为2、风速为7 m/s时,上下端俘能结构的最大输出电压分别为5.7和6.8 V,对应输出功率为165和193μW。实验测试中,在风速为7 m/s、L/D=2时输出电压出现最大值,其上端俘能结构的最大输出电压为3.7 V,输出功率为80μW;下端俘能结构的最大输出电压为5.2 V,输出功率为148μW。研究结果表明,双自由度嵌套式俘能结构及其阵列可适当提高结构的输出电压,可为研究涡致振动压电能量收集提供新的参考方案。     

拨动式上变频压电俘能器的设计与研究

该文提出了一种基于弹簧振动平台的上变频压电俘能器,解决了低频振动能量收集效率低的问题。分析了压电悬臂梁输出功率与激励频率的三次方正相关,解释了采用上变频收集低频振动能量的原因。应用赫兹接触理论分析了拨片与压电悬臂梁的接触力,建立了拨动式激励的压电俘能器机电耦合模型。在综合考虑重叠长度和拨片厚度等影响因素后,选取厚度0.1 mm矩形不锈钢拨片。实验表明,在1g(g=9.8 m/s²)、5.67 Hz的激励信号下,单拨动式上变频V25W型压电悬臂梁输出功率可达9.6 mW,具有很强的低频能量收集性能。     

双端磁耦合式压电振动俘能器结构设计

现有的非线性压电俘能器的输出功率提升主要通过改变俘能器的结构或引入非线性元素,但这些方法在提高俘能结构的输出功率,拓宽俘能器的俘能频带方面能力受限。该文设计了一种双端磁耦合式悬臂梁结构压电俘能结构,在利用永磁体引入非线性元素的基础上优化俘能结构,进一步提高系统的输出电压,拓宽俘能频带。通过将悬臂梁俘能结构等效为复杂边界条件的悬臂梁,推导磁耦合式悬臂梁结构的工作状态方程,并得到磁耦合式悬臂梁俘能结构的输出电压与永磁铁间距的关系,并通过实验测试进行验证。结果表明,在永磁体间距为5mm时,压电俘能结构获得最大的输出功率,在最佳的永磁铁间距和负载电阻下,双端压电磁耦合式悬臂梁的输出功率可达传统悬臂梁式压电俘能结构的1.5倍,谐振频率下降约7Hz。     

路面振动压电俘能器的性能分析

建立路面振动压电俘能的数学模型,提出压电俘能器的性能要求,分析结构参数及埋设深度对俘获电能及路面变形的影响.结果表明,压电俘能器埋设越深,俘获电能越多,路面变形越小;压电陶瓷片直径和厚度越大,俘获性能虽提高,路面的变形却增大.一个直径φ30 mm、厚5 mm的压电俘能器,埋设40 mm路面下,在15 Hz、0.7 MPa标准轮载作用下,可俘获0.42 mW的电能.     

非线性压电-电磁复合式俘能器的结构设计

非线性技术可使压电式能量采集获得较宽的振动频率和较高的输出电压,该文基于非线性振动研究提出了一种新型的非线性压电-电磁复合式俘能器,将非线性压电-电磁复合式俘能系统等效为含有非线性刚度的质量-弹簧-阻尼振动系统,推导出俘能器的总输出平均功率公式。在0.6g简谐激励下,磁铁间距为2.5 mm,3mm,4mm时,对非线性压电-电磁复合式俘能器进行了实验测试,结果表明,随着磁铁间距的减小,引力增大,非线性俘能器的谐振频率降低,3dB带宽升高。     

箔条和箔片的性能特性及其应用和趋势

从箔条和箔片用于干扰雷达测和扰乱、迷惑、转移或者引诱进攻出发,详细论述箔条、箔条云及箔片、箔片云的雷达散射截面、带度、平移速度、下降速度及转动等情况,空间和时间我、水平和垂直极化性能、多普勒频移效应以及频谱展宽特性等,通过箔条和箔片有效成火控雷达实例,提出对抗火控雷达的三个重要因素及其采取的对策。     

"电路原理"与"信号与系统"课程的整合与优化

科学技术迅速发展,新兴学料不断增加,知识总量不断增长,迫使本科教育不断向着基础化方向发展,基础课程教学在本科教育中的地位愈来愈高。计算机技术的广泛应用,离散信号与系统的基础知识已是电气类各专业的必要的教学内容。因此基础课程要从根本上整体优化课程结构。本文提出了电气类专业“电路原理”与“信号与系统”课程教学改革方案,将两门课程教学内容进行整合与优化,并在实际教学过程中进行了教学试验,缩短了教学时间,提高了教学质量。     

日本广播电视天线及其相关技术的发展与探讨

在日本电视广播的发展过程中,电视信号技术、电视节目转播技术、发射机技术以及天线技术等发挥了不可替代的作用。这些技术在长达60多年的模拟电视广播中被大量的开发、使用,尤其是射频相关技术为日后地面数字电视广播的发展提供了重要参考。主要介绍了日本电视广播中该相关技术的发展,并进行了讨论。     

压电／电致伸缩材料及驱动器的新技术与应用

压电／电致伸缩驱动器是一种广泛使用的驱动器,文章概括总结了几种压电／电致伸缩新材料的发展方向,同时还介绍了几种新型驱动模式和超声电机的研究动态,并对压电／电致伸缩驱动器的发展前景予以展望。     

电压波动和闪烁的解析测量法及其应用与验证

文章介绍了针对特定电压变化特性的被测设备的、简单的、低成本的电压波动和闪烁的解析测量法,并将实际解析法测量计算结果与直接测量法结果进行了比较、验证,证明该方法切实可行,且符合标准规定的容差要求。     

“信号与系统”课程建设与教改的探索

信号与系统课程是高等院校电类专业一门重要的专业基础课程,本文以西安明德理工学院智能制造与控制技术学院的信号与系统课程建设与教学改革为例,介绍了我院在信号与系统课程资源建设和教学改革中的探索和实践。实践证明,本文提出的五维一体化线上线下课程资源建设和混合式教学改革能够有效推动教与学两个方面的变革,有效提高课程教学质量,为同类兄弟院校的同类课程建设和教学改革起到一定的借鉴作用。     

TD-SCDMA和WCDMA系统以及HSDPA的容量覆盖分析

作为3G的增强型技术的HSDPA已经越来越受到重视,在WCDMA系统网络规划中HSDPA的规划方法研究的较多。由于TD-SCDMA标准出现较晚,对应其引入HSDPA后的规划还不太成熟。本文分别阐述了两系统的网络规划的基本方法,分析探讨了其中的异同,从而更好地指导下一步TD-SCDMA无线网络规划。     

层次化跨区域SDN验证示范系统的设计与建设

软件定义网络（SDN）架构给网络带来了卓越的灵活性和可管理性。为了给新型SDN技术与应用提供大规模可行性验证试验床与试点部署平台,提出了依托于CERNET的层次化跨区域SDN 异地验证示范网络试验系统的总体架构,建设了9个城市、13个节点的SDN验证示范核心网与包含3个数据中心的接入网,并对基于SDN的vCPE智能专线业务、IPv4/IPv6过渡技术、流量监控调度应用和数据中心应用进行验证与示范。     

广电5 G传输及架构研究测试平台的构建与设计

根据广电5G未来建设的发展,结合当前传输和架构研究和测试的需求,提出搭建广电5G传输研究测试平台的意义,并对平台进行构建,最后对平台的各个组成部分进行了详细阐述。     

轻小型推扫视频一体化相机设计与验证

介绍了一种轻小型推扫视频一体化微纳遥感相机的综合优化设计思路。系统设计时综合考虑星地一体化处理,采用大F数RC系统降低产品光机体积重量;电子学采用商用货架产品加固技术实现高性能同时降低成本,星上数据处理采用数字TDI技术实现面阵相机推扫视频一体化成像,大幅提升成像效能。采用该方法设计的微纳遥感相机具备视频、推扫、条带等多种工作模式,满足不同应用场景需求。该技术在欧比特视频相机等微纳遥感载荷的设计及研制中进行了应用,在轨获取了高品质的视频及遥感图像,在商业遥感载荷市场具有广阔的应用前景。