体内微机电无线能量传输系统的设计与试验

介绍无线能量传输系统的工作原理并详细介绍该系统的子系统,设计应用于体内微机电系统的无线能量传输系统的初级能量产生系统和次级能量接收系统,最后利用体内温度采集胶囊和体外的无线温度接收器,对系统进行测试与试验研究,试验结果表明该系统能够很好地为体内的微机电系统进行无线供能.     

多维无线能量传输体内微机电系统的设计与实验研究

以改进体内微机电系统传输功率的稳定性为目的,设计了多维无线能量传输系统,包括耦合结构和外围的微型化印制电路板(PCB)。二维外围PCB将两块一维的PCB连接使用。通过对二维无线能量传输系统的测试,表明该系统能够较好地驱动胶囊内窥镜系统工作。对三维无线能量传输系统的外围PCB进行设计。分析无线能量微机电系统的布局优化和外壳结构设计方案。     

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。     

磁共振无线能量传输拓扑结构特性研究

研究磁共振无线能量传输拓扑结构的一般特性,即变输入(激励、损耗)条件下谐振能量在时域上的存储、振荡的谐振规律。建立了基于输入项的链式拓扑结构、分支拓扑结构的能量谐振模型,通过求解两种拓扑结构变激励、变损耗输入条件下的能量振荡时域解,分别得到链式拓扑条件下的距离增强条件和分支拓扑结构下的能量分配条件。以单一中继拓扑结构和两负载拓扑为实例,在相隔线圈无耦合、负载之间无耦合的假设条件下,建立了基于能量的最大传输容量模型和负载间能量"抢夺"模型,实验验证了链式拓扑结构最大传输距离增强条件和分支拓扑结构能量分配模型的正确性。     

小功率无线能量传输系统电容补偿方案研究

针对电磁感应式无线能量传输系统初级和次级补偿问题,列出了四种补偿方案,推导了补偿电容的选择过程,通过系统仿真,对四种补偿方案的补偿效果进行了分析与比较。结果表明：初级并联一次级并联补偿在低电感情况下补偿效果较好,初级串联一次级串联补偿和初级串联一次级并联补偿在高电感的情况下补偿效果较好。     

多维无线能量传输系统的设计与优化

为实现胃肠道胶囊机器人多维无线能量传输,减小接收线圈的绕制维度、体积与产热,设计了一种双维正交矩形螺线管对发射线圈结构。可通过控制不同组发射线圈的电流来改变合成磁场方向,同时该结构发射线圈内部可嵌入磁芯,其线圈间距也可根据检测者体型灵活调整,减小功率损耗。建立了所构建无线能量传输系统的理论模型,通过有限元仿真验证磁芯对系统性能的提高,最后通过搭建实验平台进行测试,优化了单维接收线圈的参数,同时实验验证了该系统在不同发射线圈间距下的可行性。实验结果表明,在线径为0.05 mm的条件下,所构建系统接收线圈的最佳绕制股数为12,优化后的匝数为120。当发射电压为15 V,发射线圈间距为300 mm的条件下得到的中心最小接收功率为1 578mW,能量传输效率为3.85%。该系统在300～500 mm发射线圈间距下均可满足胶囊机器人的功率需求。     

胃肠道机器人的无线能量传输系统的优化

胃肠道机器人的无线能量传输（WPT）系统的性能易受到尺寸、安全性等诸多因素的影响。为使胃肠道机器人在这些限制下依然能够安全稳定地接收能量,本文建立了系统的数学模型,并用智能优化算法对其进行优化。采用平板螺旋线圈作为系统的发射线圈,建立能量传输系统优化的数学模型。接着,根据安全性、功率要求等限制分析系统的约束条件,并以效能积作为优化函数。对粒子群优化算法进行改进,并引入布谷鸟搜索策略。最后,用改进的粒子群算法对系统进行优化,并对优化后的参数进行了实验验证。实验结果表明：系统传输效率为10.2%,接收功率为637mW,达到预期结果。优化后的WPT系统基本满足了胃肠道机器人能量传输的要求。     

磁耦合共振无线能量传输系统建模与分析

为探索磁耦合共振无线能量传输机理,研究传输参数与传输性能间的关系,基于互感耦合理论,建立了磁耦合共振无线能量传输系统的电路模型,推导出系统共振角频率解析表达式,揭示了共振角频率随收发端距离由近至远过程中,由一个分裂至两个又恢复至一个的规律;指出因空心线圈的低耦合系数特性,工程中仅会观察到由两个合并为一个的过程.利用OrCAD仿真软件和实验手段对系统传输特性进行仿真分析和实验研究,结果显示系统传输特性的变化规律与理论分析相吻合,所求得的共振角频率数学公式的计算精度高,与仿真结果误差在±1％以内,能够准确描述系统的能量传输特性.所建模型为高效率磁耦合共振无线能量传输系统的设计提供了理论支持.     

心脏起搏器无线能量传输装置的设计与研究

首先介绍了基于谐振磁耦合的心脏起搏器无线能量传输系统工作原理和电路补偿结构,然后建立了系统数学模型,推导了输出功率和耦合效率的数学公式,研制了心脏起搏器的谐振无线能量传输系统,包括选用集成电路芯片XKT-412与XKT-3168设计系统初级发射电路、次级接收电路,绕制初次级线圈,对补偿电容进行选型并进行负载匹配等。最后通过试验找出了系统最佳工作条件,实验结果显示当输入电压5V,传输距离10mm时,负载端电压为5.05V,输出功率0.543W,系统耦合效率可达43.41%,表明该设计是可行和有效的。     

用于微型胃肠道胶囊机器人供能的U型发射线圈无线能量传输系统设计与实验

为了解决微型胃肠道胶囊机器人或其他可植入医疗设备无法使用电源线供电以及无线能量发射系统性能差的问题,本文提出了一种新的U型发射线圈无线能量传输系统。与传统的螺线管对式的发射线圈相比,通过结构的改进,首次将磁芯加入到了发射线圈中。该系统可以极大地改善传输过程中传输效率低,机器人接收功率低的问题。本文建立了所提出的U型发射线圈无线能量传输系统的理论模型,并通过有限元模拟对其进行了分析。搭建了U型发射线圈无线能量传输系统平台对其能量传输效率和接收线圈的接收功率进行了测试,以验证所提出设计的有效性。实验结果表明,所提出的U型无线能量传输系统的传输效率最高达到14.13%,接收功率最高为3780.75mW,能够满足机器人工作的功率要求。     

胶囊微机电系统的无线信号传输性能分析与实验

胶囊微机电系统在体内所采集到的信号是利用无线信号进行传输的。无线信号有可能无法穿透胶囊外壳和在人体组织内造成剧烈衰减。本文首先从理论上分析了无线信号的频率、天线形状、胶囊外壳材料和人体组织等方面对系统无线信号传输性能的影响,然后计算了2.4 GHz的天线参数,最后对胶囊采用不同形状的天线、外壳材料和在不同的外围人体组织中进行了传输距离的实验研究。     

无线电能传输技术的应用与研究现状

作为主要的无线电能传输技术,电磁感应式和磁耦合谐振式无线供电已在小型化供电、智慧家居、医疗和电动汽车等领域得到日趋广泛的应用.文中从应用领域角度阐述了无线电能传输技术的研究现状,同时也介绍了SMC电子科技大学技术中心的部分研究成果,指出了现阶段有关研究重点和问题.     

无线传输技术在风电故障诊断系统中的应用

结合风力发电故障诊断系统的特点,分析了各无线传输技术特性,提出一种适合在风力发电故障诊断系统中应用的无线传输技术——WiMAX技术,并对WiMAX组网的设计与应用进行了介绍,经过分析证明其可行性.     

基于SolidWorks的混合电动汽车动力传动系仿真模型研究

针对建立混合电动汽车动力传动系仿真模型的需要,研究了SolidWorks二次开发和接口的方法。利用尺寸驱动参数化建模的方式,对所选用的动力传动系各构件进行了实体建模,建立了其完整的仿真模型,为混合电动汽车动力传动系的虚拟样机和仿真提供了依据。     

基于ZigBee的无线数据传输系统

针对短距离、低功耗、低成本的无线数据传输要求,提出了一种基于ZigBee技术的无线网络设计方案,系统主要包括ZigBee协调器和节点,以MSP430F149单片机为核心和CC2420为无线传输终端架构,构成所需的硬件平台。采用部分网状拓扑结构,可以实现多点多跳对等通信,快速组网自动配置。实验证明,数据传输可靠,性能稳定。     

无线数据传输网络在蒸汽计量中的应用

介绍无线传输网络系统在蒸汽能源计量中的应用,该系统不但安装、拆卸和调试简单方便,而且具有适应环境广、性价比高和可靠性较好等特点。     

基于遗传算法的无线电能传输系统参数优化

无线供电系统的参数设计需要考虑谐振频率、补偿电容、线圈间互感及线圈匝数等,它是一个多变量参数的优化问题。目前,参数优化一般为单参数优化并且只优化到互感,而不涉及到具体的线圈匝数。因此,系统设计需要进行较大的修正。在得到系统传输功率及效率模型的基础上,利用自感互感与线圈匝数的关系,采用PS型拓扑为优化对象,给出了无线电能传输系统的非线性数学模型,并利用遗传算法进行优化,经试验验证,该方法在设计和理论分析上是正确的。     

MEMS耦合场分析与系统级仿真

微机电系统的计算机辅助设计是MEMS真正走向市场的重要基础。耦合场分析与系统级仿真是MEMSCAD中2个最关键的环节。概括了MEMSCAD的体系结构；综述了耦合场计算的常用数值方法及应用范围；着重介绍了适合于MEMS系统级仿真的2个基本模型的基本思想、构造方法，分析了各自的优缺点，指出今后有待继续研究的几个问题。     

通用无线数据传输电路设计

介绍采用单片射频收发芯片nRF401构成的无线数据传输电路和应用电路。