A shoe-equipped piezoelectric transducer system based on PVDF film

Many piezoelectric transducers mounted in shoes have been conducted to harvest energy from walking. However, the energy harvested is influenced by some factors, such as the structure of piezoelectric transducer, piezoelectric material and so forth. Taking into account these factors, a wide-band energy harvester-shoe equipped piezoelectric transducer with cantilever beam structure based on polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric film is designed and examined in this paper. The piezoelectric transducer makes little difference in the sensation with the device mounted in the shoes when walking. The harvester can provide a maximum output power of 0.48 mW at the load resistance of 300 kΩ. This study demonstrates that it is feasible to scavenge energy from human motion by piezoelectric harvester to power wearable sensors, such as pedometer, respiration and pulse monitoring system and so on.     

A robot attached the soft sensor using PVDF film for objects discrimination

In this paper, a robot identification system for different materials using polyvinylidene fluoride (PVDF) soft sensor is developed. The sensor, imitating the finger-pads, was constructed from brass traveler as an effective substitution fingerprint, a silicon rubber (SYLGARD 184) sheet as elastic skin and PVDF film as the sensing element. It is designed for high imitation of human natural and high reliability. PVDF film is chosen for the flexibility and corrosion resistance. Furthermore, the output signal of the sensor is obtained by contacting and scanning objects. Since the signals from sensor are complex, the Robot Signal Process System (RSPS) is introduced to differentiate materials and classify the objects both qualitatively and quantitatively. Several experiments using the transformed robot are presented in the study. The results show that the robot system is effective (95%) and reliable in discriminating objects depending on material properties such as textures.     

悬臂梁式PVDF压电风能发电装置的优化设计

为了能够提高单一PVDF压电悬臂梁发电装置的输出特性,提出了改变其悬臂梁刚度的设计。建立了悬臂梁式PVDF压电风能发电装置参数化有限元模型,以风能发电装置输出电压最大化为目标,分别利用序列二次规划算法和自适应模拟退火算法进行了优化设计。基于优化设计的结果,制作了压电风能发电装置样机,并进行了实验,结果表明,当风速在4~14 m/s范围内,优化后的输出电压值均高于优化前以及单一PVDF结构,同时优化后的最大输出功率为优化前最大输出功率的4倍。     

A fingerprint sensor based on PVDF film for a manipulator

In this paper, a fingerprint sensor based on polyvinylidene fluorid (PVDF) film is proposed, which can make a manipulator equipped with a sensor realize the ability of soft grasping. The sensor is composed of a PVDF film, two rubber membranes and a copper layer. The sensor can detect tactile and slip force, and it has high sensitivity to thermal sensation. Experiments are carried out to demonstrate that the manipulator equipped with the sensor can grasp an egg and a paper cup with water without damage. Experiment results show that the manipulator also can bounce off automatically when the temperature of the object is close to or more than 60 degrees Celsius. The error is less than 3 cm when smooth move distance is 0.6 m. Compared to traditional manipulators, the manipulator with the fingerprint sensor overcomes the shortcomings of failing to judge the clamping force and thermal sensation independently, which improves the bionic function.     

A bionic manipulator based on multi-sensor data fusion

Most of manipulators possesses have drawbacks like only moving in fixed mode and intensity, cannot achieve self-adjusting and soft grabbing, etc. Herein, a four degree of freedom bionic manipulator based on multi-sensor data fusion technology is designed. The manipulator gathers electrical signal using piezoelectric sensor based on polyvinylidene fluoride (PVDF) film. A conditioning circuit is used to process signal. The manipulator is controlled to adjust grasping way according to orders that is obtained by data fusion. The manipulator achieves bionic function, which can grasp irregular and fragile object, also, it can bounce off automatically when approaching objects with high temperature.     

浪涌保护器冲击电流自动测试系统

针对浪涌保护器(SPD)带电试验的冲击电流试验的特点,研制了一种体积小、耐冲击电流能力强的耦合与去耦网络(CDN),它和冲击电流发生器、PLC、可控开关、相位跟踪电路及数字峰值电压表一起组成SPD冲击电流自动测试系统。通过所研制的CDN供电电源,该系统可对SPD进行共模和差模试验,其冲击幅值可高达100kA。     

基于紫外脉冲法的非接触式低值(零值)绝缘子在线监测系统

目前低值(零值)绝缘子检测手段主要有电压分布法、电晕脉冲法、红外热像测温法及超声波法等,但均有一定的不足.文中提出了全新的紫外脉冲法:当线路上存在低值绝缘子时会造成绝缘子串电压分布改变,从而使绝缘子串的放电脉冲数目增加,并引起放电紫外光脉冲的相应变化.在线路杆塔上加装根据文中方法研制的监测装置,对绝缘子串放电脉冲引起的紫外光的185 nm～260 nm(日盲区)部分进行连续在线监测,分析紫外脉冲的变化,可以发现低值(零值)绝缘子.由紫外脉冲法构成的绝缘子监测系统,不需和绝缘子接触,检测距离可以远达4 m以上,适用于线路绝缘子在线监测.文中方法经过了110 kV线路的实验验证,证实了检测效果.     

基于PSM技术的70kV/90A高压脉冲电源的研制

在受控核聚变实验中,辅助加热系统采用高功率微波和高能粒子对等离子体进行加热或驱动。这些部件不仅要求为其供电的高压电源稳定度高,而且要求在它们发生打火现象时,保护时间短(<10μs),高压电源对其释放的能量小,否则这些关键部件极易受到损坏。基于脉冲步进调制PSM技术的高压脉冲电源是许多相同的脉冲电源串联并经过特定的调制方式控制,从而实现高压大功率输出。该高压电源有控制方式灵活、输出功率高、功率因数高、稳定度高、响应速度快、保护时间短、故障时系统对负载的释能小等众多优点。尤其保护时该电源系统储能小,时间短,满足各种高功率微波管和加速器的要求。本文分析了基于主回路的三种控制方式,并选取了PSM技术作为最终控制方式。在此基础上,设计并研制了一套基于PSM技术的高压脉冲电源,实验及运行结果表明该高压电源的线路简洁,控制方式灵活,且各项参数均优于现有基于晶闸管器件的高压电源,最高输出参数约为72kV/90A,能够满足辅助加热系统的要求。     

基于聚偏氟乙烯及射频识别技术的智能压电传感器设计

在分析智能压电材料聚偏氟乙烯的基础上,根据正压电效应的原理,结合现代微电流放大技术及智能射频识别芯片,设计了一款具有多功能的智能压电传感器,并对该传感器进行试验验证。结果表明,它能根据应变的大小输出变化的电压,具有智能化,无线和有线2种数字信号输出,体积小的特点,应用前景广泛。     

基于PIC单片机带最大功率点跟踪的光伏蓄电池脉冲充电系统

分析了Buck电路和Boost电路在最大功率点跟踪电路中的缺点。针对离网型光伏发电系统,提出了一种基于PIC单片机控制带最大功率点跟踪的蓄电池脉冲充电电路。该拓扑结构中只含有一个储能元件,可降低变换器的体积和系统的损耗,从而提高光伏蓄电池的利用效率。试验结果表明,该系统达到了最大功率点跟踪功能和对蓄电池的脉冲充电。     

一种低成本解调系统的双光栅电压传感器

设计了一种由2×2和3×3耦合器构成的M-Z干涉仪,并成功应用到所设计的光纤光栅电压传感器解调中。与其他电子式、光学电压传感器相比较,基于2×2和3×3耦合器构成的M-Z干涉仪解调的光纤光栅电压传感器系统结构简单、价格优廉。此系统通过2根不同波长的光纤光栅分别对温度和电压进行测量。测量结果表明,此系统在50 V到450 V之间线性度比较好,消除了光纤光栅温度交叉敏感的问题,使得测量的结果更加准确,能够满足电力系统测量的要求。     

基于CPLD的晶闸管脉冲触发器的设计

通过利用复杂可编程逻辑器件CPLD(Ahera公司)及其软件开发平台QuartusⅡ,实现一个三电平变频系统晶闸管整流前端的脉冲触发器.设计了一种可应用于三相晶闸管整流或逆变电路的数字触发电路,该电路以CPLD为核心,产生的触发脉冲稳定性好,可靠性高,同时不需要同步变压器,实现了相序自适应.同时证明了用CPLD设计复杂数字逻辑电路的便捷性.     

基于磁脉冲压缩的DBD高频双极性纳秒脉冲发生器的设计及其放电特性

作为高压高重复频率脉冲电压发生器的开关器件,磁开关的耐压、通流能力以及寿命远高于半导体开关,因而适用作为介质阻挡放电(DBD)激励电源的开关。为研究双极性高频下DBD等离子体放电特性,提出高频双极性磁脉冲压缩系统。首先,阐释通过全桥逆变电路、脉冲变压器和磁开关产生双极性脉冲的原理,并叙述该系统关键器件的设计;其次,利用PSpice仿真软件研究电路关键参数对输出波形的影响规律,测试电阻性负载电压波形,并与仿真结果进行对比分析。测试结果表明,通过双极性磁脉冲压缩系统,能够在负载两端输出的纳秒脉冲电压具有以下参数:幅值在5~13k V可调,上升沿100ns左右,重复频率可高至几千Hz。最后,针对高频双极性下的放电现象进行研究,结合DBD放电模型和放电图片探索高频双极性脉冲电压下放电特性与频率的关系,充实了高频放电理论研究。     

基于现场总线的水电站监控系统设计

以实现水电生产的自动化为目的,介绍了国内外水电站监控的发展情况和一种基于Profibus现场总线技术的新型微机监控系统.该系统以先进的控制理念为水电站节省了大量的人力资源.     

基于脉冲信号注入法的配电变压器绕组变形在线监测研究

配电变压器是电力系统配电网络中主要的电气设备,其在运行过程中不可避免地遭受到各种短路故障电流冲击而导致变压器绕组的变形。为了能够及时发现变压器的事故隐患、提高工作效率,研制了一套基于脉冲信号注入法的配电变压器绕组变形在线监测系统。该系统通过安装在变压器主馈线上的电容分压器低压臂注入脉冲信号并进行参数测量,采用LabVIEW编写了监测系统软件,实现了配电变压器绕组变形的在线监测,实验验证了监测系统的有效性。     

基于状态空间法的无接触供电PDM调制建模

为了实现高阶非线性的CPT系统的能量调节,根据不动点理论和状态空间法,建立了系统的频闪映射模型,推导出了系统的稳态响应分段解析函数式,提出了基于PDM能量调制的系统工作模式.文中推导了系统开关边界状态不动点函数,计算了系统在PDM控制模式下的控制参数,验证了逆变器的软开关特性.计算表明在不同的脉冲密度下电流频率近似相等;且建立的样机系统实际测试,也证明了本文的稳态建模方法和求解的正确性.     

基于载波变频脉冲宽度调制技术的级联型静止同步补偿器

针对当前静止同步补偿器（STATCOM）存在的问题,提出了将载波变频技术脉冲宽度调制VFCB-PWM与级联H桥型多电平变换器相结合的级联型静止同步补偿器,阐述了载波变频技术的工作原理及其具体实现方法。Matlab仿真结果表明,该级联型静止同步补偿系统能在较低开关频率情况下准确、有效地补偿谐波和无功电流,性能良好。     

基于零序电压注入与调制波分解的三电平脉宽调制策略

对三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)与零序电压注入正弦脉宽调制(SPWM)进行了对比分析,以线电压坐标系空间矢量图和开关周期窗口移动图解释了两种调制方式在占空比和矢量序列上的关系。从零序注入SPWM与SVPWM的内在联系出发,本文探讨了基于零序分量注入与调制波分解的三电平脉宽调制策略。该调制策略无需SVPWM复杂的矢量分解,即可实现最小开关损耗、最优波形质量抑或是中点平衡等任一控制目标,并可在多控制目标间转换,具有极高的灵活性,实现简单,可大大降低编程难度与程序运行时间。     

基于DSP的电影洗印自动控制系统

根据国内电影洗印工艺及自动化现状,提出了基于DSP的电影洗印工艺自动化控制系统的设计方案.采用32位DSP芯片TMS320F2812和图形化设计软件LabVIEW实现了数据的实时采集和洗片过程的实时监控,并可以对洗片温度,pH值,电动调节阀开度,片种,流量这几项关键参数进行实时记录和网络传输.现场运行结果表明,系统稳定、可靠、操作方便,大大提高了工作效率.