MEMS复合式振动能量采集器

介绍了一种结合了压电式能量采集与静电式能量采集原理的复合式振动能量采集器。其结构通过有限元分析软件的优化设计,得到了期望的低频共振频率。为了预测这个复合式振动能量采集器的性能,建立了解析模型,在此基础上使用MATLAB/SIMULINK进行了数值模拟。模拟结果显示,在某些特定的频率范围内,这种复合式振动能量采集器能够提供比其他两种能量采集器更高的输出功率。对于固有频率为282 Hz的器件结构,仿真发现复合式设计的输出功率可达4.85 μW,两倍于电容式设计的输出功率2.11 μW。     

用于多频振动的MEMS复合式能量采集器的设计

设计、模拟了一款用于多频振动的MEMS复合式能量采集器,提出了一种新颖的能量采集结构,即将压电式悬臂梁和可变电容器结合起来用于多频振动能量的采集。在建立多频振动能量采集系统分析模型的基础上,使用MatLab/SIMULINK的数值模拟,预测了功率输出。模拟结果显示,该结构可在630~655 Hz有效工作,在负载为50 kΩ时,输出功率可达13.46 μW。基于这个结果,给出了一个优化设计方案,同时为了防止结构失效,对结构进行了有限元仿真分析。仿真分析结果显示了良好的预期性能,说明了该设计指导思想的合理性和先进性。     

体内微机电系统的三维无线能量传输装置的设计和实验

设计了基于电磁感应原理的体内无线能量传输系统,为体内内窥镜胶囊提供能量。首先,通过建立数学模型对三维无线能量接收线圈正交绕组的接收性能进行仿真,获得不同姿态下系统的耦合系数。结果表明:三维正交线圈在不同姿态下能有效地进行互补。然后,根据体内内窥镜胶囊尺寸要求,设计制造了微型接收绕组和整流稳压电路,并用此系统给自制的图像采集系统供能,且对实际传输的电压和电流进行测量。实验结果表明:该三维接收系统的能量传输效率和稳定性能够满足实际需要。     

横向电磁式振动能量采集器的设计与制作

基于微机电系统(MEMS)设计了一种结构新颖的横向电磁式振动能量采集器,用于把周围环境中振动的机械能转化为电能.该能量采集器主要由两块长方形永磁体、螺旋铜线圈、质量块-弹性梁振动系统及衬底等构成.选用有限元分析软件对器件结构参数进行了仿真分析与优化,并利用电镀技术制作螺旋铜线圈,KOH湿法腐蚀和深反应离子刻蚀(DRIE)技术制作质量块-弹性梁振动系统,然后与永磁体一起组成了体积大约为100 mm3的能量采集器样机.对制作好的电磁式振动能量采集器样机的振动特性测试表明:质量块-弹性梁振动系统的一阶固有频率为241 Hz;在频率为241 Hz、加速度为2.8 ms-2的外界振动激励下,负载两端产生的交流电压峰峰值为9.2 mV.另外调节质量块和弹性梁的参数,还可以得到不同固有频率的能量采集器.该能量采集器实现了从机械能到电能的转化,对无线传感器件的发展和应用很有意义.     

关于微机电系统研究

微机电系统是面向21世纪的新科技。由于目前尚处于开创时期，人们对它还缺乏统一的全面认识。试图对微机电系统产生的前景，组成特征，发展现状及应用前景进行全面分析。在此基础上，提出和论述了未来发展中的几个关键问题。     

胶囊式胃肠道取样微机电系统的设计研究

介绍一种胶囊式胃肠道取样微机电系统的设计模型和控制电路的设计 ,它将实现在人体胃肠道内无创取样 ,为提高治疗的准确性提供依据     

微/纳机电系统

微机电系统（MEMS）和纳机电系统（NEMS）是微米／纳米技术的重要组成部分。MEMS已在产业化道路上发展，NEMS还处于基础研究阶段，分析了微／纳机电系统的发展特点，简要地介绍了典型的MEMS和NEMS器件及系统后，讨论了MEMS和NEMS发展中的几个问题以及它们的发展前景。     

微机电系统的尺度效应及其影响

评述了MEMS系统中,尺度效应对材料性能、器件的机械特性、流体系统以及摩擦和粘附等方面的影响,微尺度效应是在微机电系统的设计过程必须考虑的问题,也是MEMS产品从实验室走向市场化商品的关键理论基础。     

体内胶囊式药物释放微机电系统机构设计研究

提出一种新型的胶囊式药物释放微机电系统的设计模型。该系统以实现药物在人体内定时、定位释放为主要目的。探讨该系统的机构和控制电路设计中的一些关键技术和难点。     

微型压电振动能量采集器的研究进展

微型压电振动能量采集器具有结构简单、能量密度高、寿命长等优点,使其在无线传感器网络自供电方面具有较广阔的应用前景。着重介绍压电振动能量采集器的关键技术及围绕其关键技术国内外在压电振动能量采集器方面的研究现状和最新进展,以及未来的发展趋势。     

基于MEMS技术的氧气微传感器机理研究与设计

采用溶胶—凝胶(Sol-gel)法制备氧敏感膜，并对其不同的药品配比进行成膜质量与响应时间的测试与比较。设计一系列实验对该传感器的氧敏感机理进行研究。结合MEMS技术，设计MOSFET氧气微传感器结构，在器件中集成了加热元件和测温元件。实验结果表明：该传感器响应时间快，有较高的灵敏度，较好的重复性、选择性和稳定性。该传感器的机理研究与设计为基于MEMS技术的氧气微传感器的深入研究提供一定的参考。     

基于MEMS技术的新型微冷却方式

针对高功率电子器件散热问题,介绍了国际前沿领域电子设备热控制的技术动态．讨论了基于MEMS技术的微冷却器有体积小,散热面积大,消耗功率低,批量制作经济性好等优点。分析了微通道、微喷流和微热管3种基于MEMS技术的新型微冷却方式的传热原理、目前的技术状况及应用前景微通道的采用增加了对流换热面积,提高了对流换热系数;微喷流冷却器中由于高速冷却液的形成,显著提高了换热系数;微热管均热效果极佳。     

基于UGNX热流耦合在太阳能空气集热器系统设计中的应用

通过太阳能空气集热系统的设计过程,介绍了热流耦合在产品设计中的应用,并对UG NX Thermal_Coupling的应用作简要说明,为太阳能空气集热系统设计提供了一种新的思路。     

新型棘轮止逆波能收集装置建模及数值分析

针对现有波浪能收集装置结构复杂、可靠性低及转化效率低等瓶颈问题,设计出一种新型棘轮止逆波能收集装置,该装置能够全周期可靠高效地利用海浪发电。建立了以海浪特性为外部激励的系统动力学非线性方程,推导了考虑发电机负载作用的能量转换效率公式。对系统参数进行了敏感性分析并结合某海域典型海浪特性,对浮体关键参数及装置转换效率进行了仿真预测。研究结果表明,选取较差波况条件下,发电机仍具有周期性的转矩输入特性及较高的平均发电效率。     

槽式光伏聚光器能流密度均匀化设计

从理论上推导了常规槽式光伏聚光器能流聚光比的计算模型,分析了该聚光器能流密度极不均匀的原因,探讨了改善聚光器能流密度均匀性的可能性。在此基础上,提出了一种新型聚光器结构形式,即太阳能电池呈V形槽式的抛物槽式聚光器,从理论上推导了新型聚光器结构的能流聚光比计算模型,分析了聚光器参数对能流密度分布的影响。最后通过粒子群优化算法对该新型模型参数进行了优化。计算和优化结果表明,该新型结构的能流聚光比的标准差小于常规聚光器的30%,极大地改善了槽式光伏聚光器能流密度分布。     

基于信噪比的MEMS压力传感器设计与分析

为了研制高精度MEMS压阻式压力传感器,基于信噪比对其压敏结构进行了设计与分析.首先运用ANSYS有限元模拟仿真获得了不同压敏电阻结构芯片的应力分布,并对其噪声和信噪比进行了理论分析,发现在低频区闪烁噪声是传感器噪声的主要来源.仿真结果表明,芯片结构对其噪声、输出信号和信噪比均存在影响,增加压敏电阻折叠条数通常有助于获...     

基于MEMS硅基底的L波段圆极化微带天线的研究与设计

对所设计的以硅为基底,中心频率在1.9GHz的圆极化微带天线进行了介绍.由于硅的介电常数较高,导致天线效率很低,在高频率段容易产生表面波,所以采用挖空气腔来降低相对介电常数.设计出的微带天线尺寸为55 mm×55 mm,尺寸较大,因而采用了加载和曲流技术来减小天线的尺寸.在此基础上设计出2×2天线阵列,并用HFSS进行仿真,方向图和增益均达到要求.     

基于滚压的悬架振动俘能装置设计与特性分析

振动能量俘获装置能够回收路面不平引起的汽车悬架振动能量,为主动悬架提供动力,可有效降低主动悬架的能耗和使用成本。基于滚压原理,提出一种用于电动汽车自供能智能悬架的滚动压迫振动能量俘获装置概念设计。该装置通过滚珠滚压凸起金属片的方式将上下的随机振动转换为幅值相对稳定的单向压力,使其中的压电材料受压变形,从而输出电压。笔者建立了滚动压迫俘获振动能量的理论模型,并对其在随机路况下的振动俘能效果进行了仿真分析。结果显示,该俘能装置占用空间小,在悬架的各种运动状态下,都能俘获振动能量,具有较高的俘能效率,能满足悬架实际应用。     

基于双稳态的振动能量收集系统的设计

利用外部永磁铁、悬臂梁和压电材料等构成了能量收集系统,并对该系统的影响因素进行了理论与实验探究。结果发现：只有在合适的磁铁距离下,系统才具有双稳态特性,而且这种特性拓宽了系统的频率响应范围,使系统获得更大的响应幅值。只有在适当的激励幅值和激励频率下,该非线性系统才能获得比线性系统更高的能量俘获效率。