阻尼板式波浪压电换能装置研究

设计一种阻尼板点吸收式波浪压电发电装置;建立系统的动力学模型,采用基于格林函数的高阶边界元法对装置浮体的水动力学系数和波浪力进行计算;通过数值仿真方法分析波高、波浪周期、阻尼板尺寸和弹簧刚度对装置性能的影响。研究结果表明,浮漂体与阻尼板之间的相对位移幅值随着波高的增加几乎是线性增加的;相对位移幅值随波浪周期变化的规律与波浪力大小随波周期变化的规律一致,当周期达到4.5 s时相对位移幅值最大,然后趋于稳定;在弹簧刚度k=150 N/m的情况下,当阻尼板尺寸为L=0.35 m时相对位移幅值最大。可为进一步设计样机提供理论参考。     

基于多个压电换能器的接口电路

为了探究多压电换能器并联时的能量输出特性,以标准电路和同步电感电路(SSHI)为基础提出4种多压电换能器并联电路,对4种电路下的输出功率进行理论推导,并探讨激振力之间相位差对并联输出功率的影响.结果表明：如果多压电换能器采用先并联后整流的标准/SSHI电路,激振力之间相位差对输出功率有影响,并且最终的并联输出功率由相位差、激振频率及接口电路共同决定.如果多压电换能器采用先整流后并联的标准/SSHI电路,激振力之间相位差对并联输出功率没有影响,输出功率由激振频率和接口电路决定.对比4种接口电路,采用先整流后并联的SSHI接口电,输出功率峰值较高、带宽较宽,在4种电路中综合效果更好.     

用于微电池的压电悬臂梁电特性仿真

研究了一种带质量块的压电悬臂梁结构,利用压电薄膜的正压电效应将机械能转化成电能,可以用于振动能的收集。利用有限元分析软件ANSYS对结构进行建模,通过模态分析和谐波分析得到：悬臂梁在一阶模态时上下振动,形成恰当的工作状态;通过改变梁的各个几何参数和振动源的频率,得到了悬臂梁上下电极间峰值电压的变化情况;当振动源的频率为悬臂梁的一阶共振频率时,得到的峰值电压最大。     

基于偏振成像的方位测量误差建模与分析

为了提升偏振成像定向传感器的测角精度,建立了基于斯托克斯矢量的偏振方位测量误差传播模型。对该模型受到的主点偏移、镜头畸变、CMOS平面倾斜等误差因素进行研究。根据斯托克斯矢量偏振测量原理推导出天空偏振方位角解算方法。将主点偏移、镜头畸变、CMOS平面倾斜、灰度响应不一致等因素对方位测量的影响进行讨论,利用蒙特卡洛方法进行偏振成像方位测量误差分析,通过仿真和天空偏振成像实验分析所建模型的正确性。实验结果表明:CMOS灰度响应不一致对方位测量误差的影响最大,当灰度响应不一致在(-6,+6)pixel时,测量误差在0.11°内,角度均值整体有0.12°偏移;在主点偏移(-1.5,+1.5)pixel,镜头畸变(-1,+1)pixel,CMOS平面倾斜(-0.5°,+0.5°),CMOS灰度响应不一致(-6,+6)pixel的共同影响下,太阳子午线的方位测量误差为0.236 3°(σ)。该误差传播模型能够反映误差源定量影响方位测量精度,为偏振成像定向传感器的优化设计提供依据和参考。     

基于大坝监测的无线传感器网络结构的设计

针对大坝安全监测的特点,充分利用多跳和分簇的优势,在对几种典型无线传感器网络进行比较的基础上,提出了一种应用于大坝监测的无线传感器网络结构。功耗、可靠性等性能分析论证了其可行性。     

一种移动机器人机构的建模和仿真研究

应用虚拟样机技术对移动机器人机构进行虚拟建模和动态仿真。运用SOLIDWORKS软件,采用模块化的设计方法,建立了移动机器人改进后的三维机构模型;运用虚拟样机仿真软件ADAMS针对改进后的二级减震机构进行动态仿真,并与改进前的一级减震机构仿真效果进行比较,结果表明二级减震机构比一级减震机构能够更加有效地解决四轮移动机器人轮胎与路面随时贴合问题,并具有很好的减震效果,增强了机器人的运动性能和环境适应能力。     

晴朗天气下全天空域偏振定向方法

天空偏振导航定向具有无误差累积、不受电磁干扰的优势.提出一种以信标发光二极管为基准的鱼眼镜头天顶角标定方法,并利用瑞利散射理论和太阳矢量约束计算载体坐标系下的太阳方位角.通过实际实验分析,所提出的方法相比拟合太阳子午线的两种方法(最小二乘法、分箱法),太阳相对转角的均方根误差(RMSE)最小为0.28°,表明这种标定方法有效,将其用于天空偏振导航定向具有可行性.     

烟雾环境中532 nm/1550 nm线偏振光前向传输实验研究

针对烟雾环境中偏振前向传输在短波红外波段是否具有偏振信号增强的问题，实验研究了烟雾环境中水平线偏振光在532 nm和1 550 nm波长下的前向传输偏振特性。烟雾环境由烟饼燃烧所制，其主要由悬浮氯化铵颗粒和水汽组成，且氯化铵颗粒在烟饼点燃7~16 min内稳定沉积。搭建了532 nm和1 550 nm两套单波长激光前向传输测试平台，用以测量水平线偏振光在烟雾环境中的前向传输偏振特性。分析测量误差主要由激光源的光强波动误差、测量时间变化误差、偏振器件的安装误差和转角误差引起，计算了532 nm和1 550 nm激光前向传输测试平台的测量误差峰值分别约为1.03%和0.89%。测试烟饼燃烧7~16 min时的偏振状态保持率RoPS，测试结果表明:相比532 nm波长，水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有更优异的偏振状态保持特性，且随着烟雾浓度降低，两者之间的偏振状态保持差异逐渐缩小。文中研究通过实验验证了所制烟雾环境中水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有优异的偏振信号，这可为短波红外偏振技术的实际应用提供一定的实验支撑。     

SU-8胶长细比效应的分子动力学模拟

运用分子动力学(MD)的研究方法,经过分子聚合、能量最优化和退火模拟等构建了不同长细比的SU-8光刻胶模型,模拟研究了在室温条件下不同长细比的SU-8胶纳米尺寸模型的弹性模量、泊松比、剪切模量等力学性能参数。结果表明,在室温下,随着SU-8胶模型长细比的增加,材料的杨氏模量和剪切模量逐渐增大,这一现象与微尺度SU-8胶模型的实验结果一致,表明有效长细比是微尺度下表征材料力学性能和尺寸效应的一个重要参数。     

整流二极管对压电输出模型的影响性研究

为了提高压电换能器理论模型的精度,基于标准电路,在考虑整流二极管压降的基础上,建立了更准确的压电换能器理论模型,得出系统输出功率的表达式,并给出了等效质量的位移推导过程。对比传统模型,通过仿真分析揭示了整流二极管对压电输出的影响规律。结果表明,在考虑整流二极管压降的基础上,接口电路实际最优匹配负载有少量增加趋势;随着整流二极管压降的增加,输出功率峰值呈递减趋势;输出频带宽也相应减小。