基于自供电的磁流变阻尼器内部状态无线监测系统设计

为了获取磁流变阻尼器内部状态参数并解决能量供给问题,设计了一套基于自供电技术的磁流变阻尼器内部状态无线监测系统。通过能量采集装置将服役状态下磁流变阻尼器中磁流变液的动能转换为电能,再经能量管理电路进行高效充放电管理,为无线发射模块和传感器供电,无线发射模块将传感器采集到的数据发送给外部接收模块进行处理。实验结果表明:采集到的能量能够驱动无线传感模块正常工作,该系统能准确获取阻尼器内部温度、压强信息,为磁流变阻尼器的进一步研究提供理论依据和技术支持。     

基于磁流变阻尼器的自供能无线传感系统设计

为检测磁流变阻尼器的内部状态参数,提出一种电磁式机械能量采集器的新型结构,将磁流变阻尼器工作缸内活塞运动的机械能转换为电能,以超级电容器作为储能器件,设计了相应的能量管理电路,实现温度传感器和无线传感模块的能量供给。实验结果表明:自供能装置能产生高达4.5 V的开路电压,所设计的能量管理系统可以驱动无线传感模块正常工作。     

冲击载荷下磁流变阻尼器结构优化设计

应用于火炮反后坐装置中的磁流变阻尼器工作在高冲击、高速环境下,对磁流变阻尼器的设计指标和性能提出了更高的要求.针对冲击试验中,磁流变阻尼器表现出的阻尼力可调动态范闱的不足,利用Herschel-Bulkley的磁流变液非线性结构特性的平行平板恒流模型,采用多目标规划方法,提出了火炮反后坐装置应用中的磁流变阻尼器优化设计方法.最后分析了磁流变阻尼器磁路设计准则,结合优化设计尺寸,对阻尼器活塞磁场进行了有限元分析.结果表明,磁流变阻尼器阻尼通道处能产生足够大的磁场强度且分布均匀.     

荒漠化防治的自供电风速监测系统设计

土地荒漠化的扩张严重威胁着生态环境的可持续发展,对区域风速进行实时监测能为荒漠化防治工作提供科学的决策支撑。然而,目前大多数风速监测装置都存在严重依赖外部电源、功耗高的问题。为此,设计了一种基于复合能量采集的自供电风速监测系统。测试结果表明,该系统能够通过能源管理电路对太阳能和风能进行复合采集和储存,以驱动后端电路。无线传输模块将摩擦纳米发电机的输出信号上传至数据终端,最终实现风速信息的显示和存储。此外,低功耗逻辑设计有效延长了传感节点的工作时长。这项工作推动了自供电传感技术在环境监测领域的应用。     

井下微能量收集装置设计

井下无线传感节点能量有限,可利用能量收集技术将井下环境能量转换为电能为传感节点供电,从而延长无线传感节点生命周期。测试并分析了井下巷道弱光环境下光照强度,结果表明距光源1～2m范围内,光照强度为50～170Lux,符合非晶硅、钙钛矿等光电材料工作范围,因此将井下弱光能量转换为电能具有可行性。采用30cm×40cm非晶硅光伏电池板、BQ25505型电源管理芯片和锂电池设计了一种井下微能量收集装置,可将井下弱光能量转换为电能并存储。针对井下环境能量不连续的特点,设计了能量缓存机制,即采用容量较小的可充电锂电池为能量缓存电池,选用较大固定容量的锂电池为备用电池,当可充电锂电池电压达到设计值时由其供电,当电压不足时切换备用电池供电,确保无线传感节点正常工作。对微能量收集装置进行了实验室及井下测试,结果表明:装置在50Lux以上光照强度条件下即可输出毫瓦级电能;当井下光照强度达到170Lux以上时,装置能够利用转换的能量为低功耗无线传感节点供电,无需启用后备电池;当光照强度未达到170Lux时,能量缓存机制协调可充电锂电池和备用电池为无线传感节点供电,有效提高了节点生命周期。     

基于无人值守的电网环境智能监测系统设计

针对目前电网设备无法实时监测预警以及人力、能源浪费现象,设计了一种基于自供能、无线传输网络和多传感技术的无人值守智能监测系统。该系统包括自供电能源管理模块、微控制器模块、多传感器模块、无线通信模块以及上位机。自供电能源处理模块采集当前环境中的太阳能并将其转换为3.3 V稳定电压为系统供电。多传感器模块采集当前环境中的温度、振动及声音信息传给微控制器模块融合处理,通过无线传输模块将数据信息发送给上位机进行实时显示预警。实验表明,系统工作性能优异稳定,适用于电网设备长时间的可靠监测。     

基于能量自搜集的智慧城市无线感知节点供电系统研究

无线传感器网络技术的发展与推广,受到供电问题的制约。研究了一种供电系统,为解决无线传感网络的供电问题提供一种可行的参考方案。提出了一种基于能量自搜集的智慧城市无线感知节点供电系统,该系统采用多晶太阳能电池板搜集光能,采用温差发电片搜集热能,以压电陶瓷为基础制作的悬臂梁实现了对振动能的采集,并将搜集到的能量转化为稳定的直流电能并进行智慧化存储管理,为本系统的无线传感器模块供电。该系统最短可在177 s内将超级电容充电至4 V,或将搜集到的能量稳定地储存到锂电池中,从而为无线感知节点持续供电。所研究的系统在无线传感器网络技术领域具有广阔的应用前景。     

基于无源技术的无线传感器网络节点设计

电源在整个无线传感器网络系统中具有极其重要的意义,为了满足系统为微型传感器节点供电的需求,本文设计了采用充电泵实现超低压启动、双电容蓄能的微弱能源采集电路。该电路能够在低温差条件下为蓄能电路积累能量,实现低温差环境下的微弱能量采集,并能够根据无线传感器网络节点间歇性工作的特点,快速做好供电准备。实验结果表明,系统具有能量收集效率高、传输距离较远等优点,有效地解决了无线传感网络节点能源供电的问题,具备较高的实用价值。     

基于低功耗策略的自供电无线状态监测系统研究

大型机械设备的健康监测是判断设备工况与预估设备工作效能的关键手段之一。为了解决传统机械设备的健康监测装置受限于有线或电池供电而难以进行大面积、分布式安装与长期使用的问题,本文提出一种低功耗的自供电无线状态监测系统。采用磁悬浮的电磁发电结构作为振动俘能器为系统供电,通过设计双电池智能充放电与动态功率管理策略,降低了系统功耗,提高了供电效率及系统可靠性。测试结果表明,本系统能够有效收集并高效分配利用采集到的振动能量,解决了无线监测装置的续航和数据传输的问题,实现了对环境振动和温度信息的长期、可靠、实时采集与无线传输,为机械设备健康监测装置的分布式安装与在线监测提供了新方案。     

基于能量采集技术的无线传感网研究进展

介绍无线传感网中常用的能量采集技术的原理和工作特点,重点分析在无线传感网中利用太阳能提供能源供应的原理和关键技术。介绍由于使用能量采集技术给无线传感网所带来的硬件与网络协议方面的挑战以及目前的解决方案,最后总结未来可能的研究方向。     

低频振动能量收集装置的设计和数值模拟

针对低频振动条件,设计了一种高效的振动能量收集装置。该装置形成闭合磁路,大幅度提高了能量获取能力;同时利用多齿结构,提高装置中线圈磁场变化的频率,使其适应于低频振动环境。论文在介绍了装置的结构和工作原理后,借助Ansoft Maxwell软件进行了数值仿真。利用静态仿真对比了不同相对磁导率的导磁材料以及不同气隙宽度对线圈最大磁感应强度的影响;利用动态仿真给出感应电压和能量损耗。根据仿真数据计算了该振动能量收集装置在1 Hz低频振动下所能达到的最大平均功率,该功率远高于已见报道的同类装置的功率值,表明该装置能为无线传感器网络节点供电。     

能量捕获传感网中吞吐量最大化的占空比方案

对于以超级电容为储能设备且工作在占空比模式下的能量捕获传感网,其节点的平均能量捕获速率和吞吐量均很大程度上取决于节点开始休眠时的电容电压和醒来工作时的电容电压。首先,通过理论分析证明传感器节点的能量捕获速率很大程度上取决于电容的即时电压值;然后,对节点的最大吞吐量问题进行建模;最后,提出一种最优化方案来确定开始休眠时的电容电压和醒来工作时的电容电压的最佳取值,从而最大化节点的吞吐量。实验表明,所提方案的吞吐量比已有占空比方案的吞吐量有明显的提高。     

时滞在磁流变主动控制系统中的影响

在分析磁流变阻尼器的时滞特征,时滞对单自由度磁流变控制系统影响基础上,将磁流变阻尼器应用于高速机车系统的振动控制中.从理论角度分析了基于磁流变阻尼器的四分之一机车系统在主动控制下的时滞问题,并进一步探讨了主动控制下时滞对高速机车系统整车悬挂系统的影响.仿真分析了高速机车系统整车模型应用磁流变阻尼器后,在主动控制下的时滞影响.结果表明,能够快速反映的磁流变阻尼器并不能彻底消除控制系统的时滞问题.磁流变主动控制系统在较大时滞的影响下,高速机车振动加剧,安全性受到威胁,甚至失去控制.     

基于蓝牙的无线传感器网络节点设计与实现

根据传感器网络技术的应用发展需求,设计了一种基于蓝牙和LPC2114的无线传感器网络节点。介绍了节点总体架构以及各硬件模块:传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块的设计,阐述了蓝牙无线传感器网络的组网方法。设计的传感器网络节点性能稳定,具有较强的实用价值。     

Fractional Modeling and Analysis of Coupled MR Damping System

The coupled magnetorheological (MR) damping system addressed in this paper contains rubber spring and magnetorheological damper. The device inherits the damping merits of both the rubber spring and the magnetorheological damper. Here a fractional-order constitutive equation is introduced to study the viscoelasticity of the combined damper. An introduction to the definitions of fractional calculus, and the transfer function representation of a fractional-order system are given. The fractional-order system model of a magnetorheological vibration platform is set up using fractional calculus, and the function of displacement is presented. It is indicated that the fractional-order constitutive equation and the transfer function are feasible and effective means for investigating of magnetorheological vibration device.      

一种无线传感器网络混合入侵检测模型

简单介绍了无线传感器网络安全的重要性,在此基础上,提出了一种无线传感器网络混合入侵检测模型.此模型包括了3个模块,其中误用检测模块和异常检测模块用来发现入侵行为,决策模块做出反馈,帮助管理者及时了解网络情况,加强无线传感器网络的安全审查.异常检测模块使用BP神经网络作为核心,实验采用KDD CUP'99数据集,使用MA...     

矿井提升载荷监测装置的设计

针对大部分煤矿采用定期停产检查或者更换钢缆等方法来确保提升机钢丝绳的运行安全的情况,设计了一种矿井提升载荷监测装置。该装置采用称重传感器实时测试钢丝绳张力值信号,该信号经初步处理后以无线电磁波方式传输到安装在井口的无线信号接收模块,由该模块再将该信号传输到工控机进行数据处理并输出控制信号。同时,该装置可检测定量斗关闭、箕斗到位等开关量参数,这些参数与检测到的钢丝绳张力值相配合,可实现对过载、卡罐、张力不平衡等故障的判断,并进行相应的报警。实际应用表明,该装置能监测到提升机系统的过载、卡罐、张力不平衡等故障,确保了提升机系统的运行安全。     

车辆座椅减振系统中可控磁流液阻尼器的性能测试研究

半主动可控磁流液阻尼器是国际上新近研发的新一代智能振动抑制驱动器件，本文主要介绍对其进行性能测试研究的MTS实验系统及有关研究成果。该实验系统由液压反馈激振器、数据采集和处理计算机单元、传感器等软硬件组成，能实时在线显示阻尼器运动的相对位移、速度和所产生的阻尼力等时间响应信号，以及表征阻尼器基本特性的阻尼力对相对速度关系曲线。实验结果表明该智能驱动器件表现出典型的滞回非线性特性，并通过对大范围控制电流和大范围频率和幅度单谐波信号激励下的实验数据的分析，系统地描述了该新一代半主动可控智能驱动器件的主要性能特点。