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基于压电陶瓷的振动能量捕获技术现状及展望 被引量:17
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作者 杨拥民 张玉光 +2 位作者 陈仲生 陶利民 邓冠前 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期113-117,共5页
分析了压电式振动能量捕获原理;针对提高振动能量捕获量和捕获效率这两个目标,对当前国内外在新型压电材料、压电振子性能研究与结构配置及高效电路等方面所作的研究进行了详细论述;指出向微能源器件、集成自供电系统发展和从旋转机械... 分析了压电式振动能量捕获原理;针对提高振动能量捕获量和捕获效率这两个目标,对当前国内外在新型压电材料、压电振子性能研究与结构配置及高效电路等方面所作的研究进行了详细论述;指出向微能源器件、集成自供电系统发展和从旋转机械中捕获能量是压电陶瓷振动能量捕获技术的研究前景。 展开更多
关键词 无线传感器 自供电 振动能量捕获 压电陶瓷
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基于压电振子的振动能量捕获行为研究 被引量:3
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作者 邓冠前 陈仲生 +1 位作者 陶利民 张玉光 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第6期939-942,共4页
压电振子是实现振动能量捕获的重要基础,它的结构参数对其发电量和固有频率产生直接影响,需要进行优化设计。该文针对悬臂梁压电振子结构,采用ANSYS有限元建模方法,进行了静力学及模态仿真分析。研究了压电振子的各参数和质量块对其发... 压电振子是实现振动能量捕获的重要基础,它的结构参数对其发电量和固有频率产生直接影响,需要进行优化设计。该文针对悬臂梁压电振子结构,采用ANSYS有限元建模方法,进行了静力学及模态仿真分析。研究了压电振子的各参数和质量块对其发电量、固有频率的影响规律,设计并搭建了实验台进行实验研究。实验结果验证了仿真分析的正确性,为压电振子的优化设计提供了依据。 展开更多
关键词 压电陶瓷 振动能量捕获 悬臂梁 有限元分析
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一种新型双稳态电磁式振动能量捕获器动力学特性研究 被引量:13
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作者 吴子英 叶文腾 刘蕊 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期848-854,共7页
将质量-非线性弹簧-阻尼系统与双稳态振动能量捕获系统相结合,提出了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器,建立系统的力学模型及控制方程;利用谐波平衡法获得了该发电振子处于高能轨道的运动幅值及发电功率密度解析解表达式。... 将质量-非线性弹簧-阻尼系统与双稳态振动能量捕获系统相结合,提出了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器,建立系统的力学模型及控制方程;利用谐波平衡法获得了该发电振子处于高能轨道的运动幅值及发电功率密度解析解表达式。数值仿真表明:附加非线性振子的双稳态振动发电系统的响应幅值及功率密度均明显高于单一双稳态振动发电系统。在简谐激励下,随着质量比和调频比的增大,附加非线性振子双稳态振动能量捕获器的大幅运动响应及发电性能均出现了先增大后减小的趋势;且随着激振频率的增加,发生了随激振频率移动的现象。通过综合比较获得了附加非线性振子双稳态振动能量捕获器的发电性能最佳的参数配置范围m∈[0.8,3]和f∈[π/10,π/3]。上述研究结果可为双稳态振动能量捕获系统的相关研究提供理论基础。 展开更多
关键词 双稳态振动能量捕获 谐波平衡法 简谐激励 附加非线性振子 最佳参数配置范围
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有色噪声激励下双稳态电磁式振动能量捕获器动力学特性研究 被引量:3
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作者 吴子英 牛峰琦 +1 位作者 刘蕊 叶文腾 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第5期570-580,共11页
随着微机电科技的进步,利用环境振动进行系统自供电已经成为目前非线性动力学研究的热点.以附加线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器为研究对象,建立系统的动力学方程,通过数值仿真研究了有色噪声激励作用下双稳态能量捕获系统的动力... 随着微机电科技的进步,利用环境振动进行系统自供电已经成为目前非线性动力学研究的热点.以附加线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器为研究对象,建立系统的动力学方程,通过数值仿真研究了有色噪声激励作用下双稳态能量捕获系统的动力学行为,分别从有色噪声强度、质量比和调频比3个方面研究了双稳态系统动力学响应,获得了上述参数对双稳态能量捕获系统动力学特性的影响规律,上述研究结果为双稳态电磁式振动能量捕获系统的相关研究提供理论基础. 展开更多
关键词 有色噪声 双稳态振动能量捕获 噪声强度 质量比 调频比
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附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器动力学特性研究 被引量:3
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作者 刘蕊 吴子英 叶文腾 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第4期432-446,共15页
随着微机电科技的进步,利用环境振动进行系统自供电已经成为目前非线性动力学研究的热点.将质量-弹簧-阻尼系统与双稳态振动能量捕获系统相结合,提出了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器,建立系统的力学模型及控制方程.通过... 随着微机电科技的进步,利用环境振动进行系统自供电已经成为目前非线性动力学研究的热点.将质量-弹簧-阻尼系统与双稳态振动能量捕获系统相结合,提出了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器,建立系统的力学模型及控制方程.通过数值仿真研究了简谐激励下质量比和调频比发生变化时附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器的动力学响应.通过与附加线性振子双稳态系统的对比,获得了上述参数对附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器发生大幅运动的影响规律,显示出附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器的优越性,并获得了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器发生连续大幅混沌运动的最优参数配合.上述研究结果为双稳态电磁式振动能量捕获系统的相关研究提供了理论基础. 展开更多
关键词 双稳态电磁式振动能量捕获 简谐激励 附加非线性振子 大幅运动 最佳参数
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双稳态电磁式振动能量捕获器超谐波响应研究 被引量:4
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作者 吴子英 叶文腾 刘强 《计算力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期623-630,共8页
超谐波响应是非线性振动系统在较大激励下表现的特性,在某种条件下双稳态振动能量捕获系统的超谐波响应可使系统产生优越的输出功率。本文将质量-非线性弹簧-阻尼系统与双稳态振动能量捕获器相结合,提出了附加非线性振子的双稳态电磁式... 超谐波响应是非线性振动系统在较大激励下表现的特性,在某种条件下双稳态振动能量捕获系统的超谐波响应可使系统产生优越的输出功率。本文将质量-非线性弹簧-阻尼系统与双稳态振动能量捕获器相结合,提出了附加非线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器,建立系统的力学模型及控制方程。采用两项式谐波平衡法,获得了双稳态系统在简谐激励下产生大幅运动的基谐波和超谐波响应的解析解,借助数值仿真分析了质量比和调频比对双稳态振动能量捕获器产生大幅运动的影响规律,获得了双稳态系统的结构参数的最佳配置范围,且当外部激励频率处于低频段时,系统发电主要表现为超谐波发电,随着激励频率的增大,振动发电系统主要呈现基谐波发电。上述研究,为双稳态能量捕获装置的理论研究提供了参考。 展开更多
关键词 双稳态振动能量捕获 谐波平衡法 超谐波响应 非线性振子 参数配置
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随机激励下减速带振动能量捕获器的发电性能研究 被引量:3
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作者 吴子英 位强 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第10期1511-1519,共9页
本文将双稳态振动能量发电装置引入到减速带结构中,提出了一种双稳态减速带振动能量捕获装置,建立了其力学模型和控制方程。假定车重和车速符合正态分布,利用数值仿真方法,分别针对车重和车速其中一个参数随机变化及车重和车速两个参数... 本文将双稳态振动能量发电装置引入到减速带结构中,提出了一种双稳态减速带振动能量捕获装置,建立了其力学模型和控制方程。假定车重和车速符合正态分布,利用数值仿真方法,分别针对车重和车速其中一个参数随机变化及车重和车速两个参数同时随机变化这两种情况,研究并分析了车重和车速均值和方差对减速带发电功率的影响规律,研究结果表明,减速带发电系统输出功率随着车重均值和方差的增加而增大。不同车重均值的车辆通过减速带时,减速带发电功率最大值所对应的车速均值不同,最佳车速均值约在20~25 km/h之间,减速带发电功率随着速度方差的增大而逐渐减小,在较大发电功率下,双稳态发电振子在两个平衡点间产生大幅混沌运动,处于有利于发电的状态. 展开更多
关键词 减速带 振动能量捕获 双稳态 正态分布 发电性能
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不同形状压电振子的振动发电行为研究 被引量:15
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作者 邓冠前 陈仲生 陶利民 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第3期440-443,446,共5页
利用压电振子将环境振动能量转化为电能是无线传感器自供电领域的一个研究热点,而压电振子的几何形状是影响其振动发电的重要因素之一。该文针对矩形、梯形、三角形3种形状的压电振子,首先从理论上推导了它们的应变表达式,然后对3种压... 利用压电振子将环境振动能量转化为电能是无线传感器自供电领域的一个研究热点,而压电振子的几何形状是影响其振动发电的重要因素之一。该文针对矩形、梯形、三角形3种形状的压电振子,首先从理论上推导了它们的应变表达式,然后对3种压电振子分别进行了有限元建模和静力学仿真分析,最后进行了实验验证。仿真和实验结果表明,在相同条件下,三角形压电振子明显改善了应变分布,产生的电压最大,梯形压电振子次之,而矩形压电振子最小,可用于指导实际中压电振子结构形状的优化设计。 展开更多
关键词 压电振子 悬臂梁 振动能量捕获 有限元仿真
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基于模态分离技术的3×n阵列式低频宽带压电振动发电机的设计研究 被引量:5
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作者 罗翠线 秦敏哲 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期554-560,共7页
针对传统压电发电机固有频率单一,频率采集范围窄和能量采集效率低等缺陷,且无法满足当前无线传感器在特殊工作环境中所需的宽频带和大功率输出.本文基于模态分离技术提出了一种3×n阵列式压电发电结构,并利用COMSOL有限元仿真软件... 针对传统压电发电机固有频率单一,频率采集范围窄和能量采集效率低等缺陷,且无法满足当前无线传感器在特殊工作环境中所需的宽频带和大功率输出.本文基于模态分离技术提出了一种3×n阵列式压电发电结构,并利用COMSOL有限元仿真软件对其进行仿真分析,优化参数后3×5阵列式采集系统在低于50Hz的频率范围内带宽为15.6Hz.实验测试结果发现3×5阵列式发电机的带宽拓宽至13.8Hz;同时在11Hz的共振频率下,最优负载电阻值为350kΩ时,可获得的最大输出功率为2.12mW;最后测试其半功率(1.05mW)带宽达15.3Hz.本文所提出的模态分离技术使阵列采集系统的带宽明显提高且输出功率增大,这个优异的输出性能使得其在多源、宽频振动环境中具有明显的优势. 展开更多
关键词 阵列式发电机 低频宽带采集器 压电俘能装置 振动能量捕获 模态分离技术
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