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基于磁场调制的电磁式振动能量采集器调频方法
1
作者 张庆宏 王志飞 +3 位作者 周晨媛 周丹 蔡玲珑 李运甲 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2415-2424,共10页
面向电力应用场景,为克服复杂电磁环境对电磁式振动能量采集器的干扰,并实现器件谐振频率与环境振动频率相匹配,提出基于软磁材料进行磁场调制的调频方法。通过研究电磁式振动能量采集器的动力学模型与磁场耦合分布模型,明确了磁力非线... 面向电力应用场景,为克服复杂电磁环境对电磁式振动能量采集器的干扰,并实现器件谐振频率与环境振动频率相匹配,提出基于软磁材料进行磁场调制的调频方法。通过研究电磁式振动能量采集器的动力学模型与磁场耦合分布模型,明确了磁力非线性和几何非线性对器件谐振频率的作用机制。探究了永磁材料和软磁材料对能量采集器内部磁场分布的影响,完成调频单元及器件整体结构设计,制备了样机并开展性能验证试验。研究结果表明:基于软磁材料的调频方法可实现96~139Hz范围调频,相对调频范围44.8%。与基于永磁体进行调频的传统方法相比,该方法不仅可实现电磁式振动能量采集器较宽范围、较高精度调频,还可进一步屏蔽外界磁场干扰并约束内部磁场泄漏,有利于提升电磁式振动能量采集器在强磁场环境中的工作可靠性。 展开更多
关键词 电磁式振动能量采集器 磁场调制 频率调节 软磁材料 磁场屏蔽
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基于多模态扩频理论的压电振动能量采集系统
2
作者 李治宏 张佳佳 +3 位作者 张金雨 王佳 马云宾 牟笑静 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期362-366,共5页
以同时提升多模态采集和增加带宽为研究方向,结合多模态扩频理论,建立了一套多模态宽频且能多方向工作的压电振动能量采集系统。该系统包含能量采集器和电源管理电路两个模块。其中,采集器包括4种谐振频率,组成了较宽的工作频带,保证了... 以同时提升多模态采集和增加带宽为研究方向,结合多模态扩频理论,建立了一套多模态宽频且能多方向工作的压电振动能量采集系统。该系统包含能量采集器和电源管理电路两个模块。其中,采集器包括4种谐振频率,组成了较宽的工作频带,保证了该采集器在低频振动工作环境下高效率地收集振动能量;电源管理电路将采集到的交流电转换为稳定的直流电,再对电容或电池等储能元件充电以供微电子器件使用。经过模态和谐响应分析后,搭建了实验平台并对采集系统进行实验测试。实验结果表明,在加速度6 m/s^(2)简谐力激励下,工作频带为16.1~27.8 Hz,输出电压最高可达35.75 V,阻抗匹配后最优阻值为200 kΩ,此时输出功率为115.85μW。 展开更多
关键词 多模态 多方向 宽频带 压电 振动能量采集
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多方向宽频磁电式振动能量采集器 被引量：21
3
作者 岳喜海 杨进 +2 位作者 文玉梅 李平 白小玲 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1961-1967,共7页
针对目前振动能量采集器只能拾取环境振动中一个方向的能量，以及响应频带较窄的问题，提出并设计了一种由弹性圆柱悬臂梁、环形磁路和复合磁电换能器组成的多方向宽频带振动能量采集器。圆柱悬臂梁具有在其横截面内沿任意方向振动的特... 针对目前振动能量采集器只能拾取环境振动中一个方向的能量，以及响应频带较窄的问题，提出并设计了一种由弹性圆柱悬臂梁、环形磁路和复合磁电换能器组成的多方向宽频带振动能量采集器。圆柱悬臂梁具有在其横截面内沿任意方向振动的特性，同时，借助磁力耦合，使任意方向振动具有非线性的特点，从而采集器实现多方向宽频带振动能量拾取。理论推导了磁力作用下圆柱悬臂梁的非线性动力学方程，以及电压输出模型；借助磁场分析软件AnsoftMaxwell分析了矩形、圆形和环形永磁铁分别组成3种磁路的磁场分布，研究了不同磁路中磁力、磁场强度及其变化量等因素对动力学方程和电压输出的影响，为获得更优性能的采集器提供了设计依据。实验结果表明：在5．88m／s。的加速度下，具有环形磁路的采集器能够拾取0°～180°多方向的振动能量，各个方向响应频带宽度达到4．4～5．6Hz；负载电阻为3MQ时，采集器输出0．5mW的最大功率。 展开更多
关键词 多方向非线性振动 宽频带振动能量采集 磁力耦合 弹性圆柱悬臂梁
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采用复合磁电换能器的宽带振动能量采集器 被引量：12
4
作者 杨进 文玉梅 +2 位作者 李平 白小玲 岳喜海 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2863-2869,共7页
采用磁致伸缩/压电层合磁电换能器设计了一种新型的宽带振动能量采集器,采集器由多个悬臂梁、磁电换能器和永磁体组成,将磁电换能器和提供磁场的永磁铁分别与悬臂梁构成具有不同固有频率的弹性结构,从而响应不同频率的机械振动。推导了... 采用磁致伸缩/压电层合磁电换能器设计了一种新型的宽带振动能量采集器,采集器由多个悬臂梁、磁电换能器和永磁体组成,将磁电换能器和提供磁场的永磁铁分别与悬臂梁构成具有不同固有频率的弹性结构,从而响应不同频率的机械振动。推导了换能器和永磁体组间磁力作用下能量采集器的动力学方程及其电输出模型;借助磁场分析软件Ansoft's Maxwell研究了影响能量采集器的频率特性及电能输出的因素,为获得最优性能的能量采集器提供设计依据。根据分析设计了振动能量采集装置并进行了实验,实验结果表明:在振动加速度为0.2 g(g=9.8 ms-2)时,当两悬臂梁间频率差为3.6 Hz时,振动能量采集器响应频带宽度从单梁结构的0.8 Hz增加到双梁结构的5.0 Hz,负载电阻为1 900Ω时,其上的功率达到最大0.22 mW。 展开更多
关键词 宽带振动能量采集 磁致伸缩材料 压电材料 Ansoft’s MAXWELL
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微型电磁式振动能量采集器的结构设计与仿真研究 被引量：17
5
作者 赵志刚 丁旭升 +1 位作者 刘福贵 杨茁萌 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期255-260,共6页
随着大规模集成电路、无线传感网络的发展和对微机电技术研究的逐渐深入,基于微机电系统(MEMS)技术的微型电源具有广阔的应用前景。作为微型电源的一个分支,微型电磁式振动能量采集器可将环境中普遍存在的振动能转换为电能,从而可以长... 随着大规模集成电路、无线传感网络的发展和对微机电技术研究的逐渐深入,基于微机电系统(MEMS)技术的微型电源具有广阔的应用前景。作为微型电源的一个分支,微型电磁式振动能量采集器可将环境中普遍存在的振动能转换为电能,从而可以长期有效的为传感器件供电。简单介绍了电磁式振动能量采集器的物理模型和工作原理,研究了在正弦激励下采集器的振动特性,分析了采集器结构的固有频率与振动形式,并利用有限元法对结构进行优化,提出了一种复合式振动能量采集器结构并进行了仿真研究,该结构与传统单一永磁体结构相比,输出电压显著提高。 展开更多
关键词 振动能量采集器 有限元 微电源 微电机系统
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微型电磁式振动能量采集器的研究进展 被引量：32
6
作者 王佩红 戴旭涵 赵小林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第9期94-98,111,共6页
随着低功耗无线传感网络和微机电系统的迅速发展,供电问题正成为它们进入实用化、产业化的一大障碍。现有的一个解决方案是微型电磁式振动能量采集器。首先给出电磁式振动能量采集器的工作原理、物理模型和设计原则,然后详细介绍目前国... 随着低功耗无线传感网络和微机电系统的迅速发展,供电问题正成为它们进入实用化、产业化的一大障碍。现有的一个解决方案是微型电磁式振动能量采集器。首先给出电磁式振动能量采集器的工作原理、物理模型和设计原则,然后详细介绍目前国内外各研究小组研制的电磁式振动能量采集器的几何模型、结构参数、输出结果和技术特点,最后简单分析电磁式振动能量采集器面临的困难、挑战和发展趋势。 展开更多
关键词 微机电系统 振动能量采集器 电磁式
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压电微悬臂梁振动能量采集器谐振频率和功率的研究 被引量：4
7
作者 李艳宁 李雯 +4 位作者 任平 郭彤 鄢志丹 傅星 胡小唐 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期373-376,共4页
压电振动能量采集器可将自然界中广泛存在的机械振动能转换为电能,并且一直向微型化电源的目标迈进.为此,以矩形压电微悬臂梁结构作为换能单元,通过对压电层等效电流源和单相桥式整流电路的理论及相关公式的推导,得出微能量功率的计算公... 压电振动能量采集器可将自然界中广泛存在的机械振动能转换为电能,并且一直向微型化电源的目标迈进.为此,以矩形压电微悬臂梁结构作为换能单元,通过对压电层等效电流源和单相桥式整流电路的理论及相关公式的推导,得出微能量功率的计算公式.通过分析看出,在实际设计压电振动能量采集装置时,可采用适当增加质量块质量和减小梁长度的方式来满足整体结构在自然环境中实现低频谐振、获得较大的功率输出的设计要求. 展开更多
关键词 压电微悬臂梁 微能源 振动能量采集 谐振频率
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宽频压电振动能量采集器的实验研究 被引量：10
8
作者 王光庆 岳玉秋 +2 位作者 展永政 李萧均 高帅帅 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期261-265,共5页
为改善线性单频谐振式压电振动能量采集器的输出性能,研制了双自由度宽频压电振动能量采集器样机模型,搭建了样机实验测试平台,研究了系统刚度比和负载电阻等参数对能量采集器输出性能的影响。通过调节系统刚度比,不仅可以拓宽压电振动... 为改善线性单频谐振式压电振动能量采集器的输出性能,研制了双自由度宽频压电振动能量采集器样机模型,搭建了样机实验测试平台,研究了系统刚度比和负载电阻等参数对能量采集器输出性能的影响。通过调节系统刚度比,不仅可以拓宽压电振动能量采集器的工作率带,还提高了压电振动能量采集器的输出电压和输出功率。结果表明:在基础振动加速度为40m/s^2和负载电阻为471kΩ条件下,双自由度宽频压电能量采集器的工作频带是单频系统的7倍,最大输出功率是单频系统的4.5倍。 展开更多
关键词 宽频带 压电振动能量采集器 弹性放大系统 样机模型
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非线性宽频压电振动能量采集器的研究 被引量：18
9
作者 王光庆 杨斌强 +2 位作者 徐文潭 李萧均 廖维新 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期221-230,共10页
为改善双稳态压电振动能量采集器在基础低幅值激励条件下的输出性能,提出了一种带有线性放大器的非线性宽频压电振动能量采集器,通过线性放大器对基础低幅值激励进行一级放大后,激发双稳态压电振动能量采集器进入高能轨道的大幅值周期振... 为改善双稳态压电振动能量采集器在基础低幅值激励条件下的输出性能,提出了一种带有线性放大器的非线性宽频压电振动能量采集器,通过线性放大器对基础低幅值激励进行一级放大后,激发双稳态压电振动能量采集器进入高能轨道的大幅值周期振动,从而提高能量采集器的输出性能。根据力学和电学平衡方法建立了非线性宽频压电振动能量采集器的两自由度集总参数模型和运动微分方程,并对系统模型进行时域和频域求解,仿真分析了系统质量比、刚度比等参数对系统输出特性(振动位移、速度、相图和输出电压等)的影响。最后,通过与双稳态压电振动能量采集器输出性能的实验结果对比分析,表明非线性宽频压电振动能量采集器在较小的激励幅值作用下具有更高的输出特性和更宽的工作频带。 展开更多
关键词 双稳态压电振动能量采集器 线性放大器 非线性模型 两自由度 宽频带
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多稳态压电振动能量采集器的动力学模型及其特性分析 被引量：14
10
作者 王光庆 崔素娟 +2 位作者 武海强 王学保 李秀玲 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期252-263,共12页
提出了一种双线性弹性元件耦合的多稳态压电振动能量采集器,利用线性弹性元件的大变形引起采集器结构几何构型的变化,使采集器产生单稳态、双稳态和三稳态等非线性振动特性,达到提高能量采集器输出性能的目的。建立了双线性弹性元件耦... 提出了一种双线性弹性元件耦合的多稳态压电振动能量采集器,利用线性弹性元件的大变形引起采集器结构几何构型的变化,使采集器产生单稳态、双稳态和三稳态等非线性振动特性,达到提高能量采集器输出性能的目的。建立了双线性弹性元件耦合压电振动能量采集器的非线性恢复力模型,基于该模型,利用Rayleigh-Ritz模态分析法和能量守恒原理建立了能量采集器的集总参数机电耦合动力学模型,通过对动力学模型无量纲化处理后,仿真分析了系统参数对能量采集器的静力学特性(如非线性恢复力、势能、静态平衡点及其分岔)和动力学特性(振动位移、速度、相图、采集电压等)的影响。有限元计算结果验证了该仿真分析结果的正确性。研究结果表明:系统参数α=β≠0时能量采集器表现出光滑连续的单稳态、双稳态和三稳态等动力学特性,其中双稳态和三稳态振动时的能量采集输出功率比线性能量采集器高。 展开更多
关键词 振动能量采集器 非线性振动 线性弹性元件耦合 机电耦合模型 数值仿真
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带弹性放大器的双稳态压电振动能量采集器 被引量：8
11
作者 杨斌强 徐文潭 +2 位作者 王学保 李秀玲 王光庆 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期684-691,共8页
针对带弹性放大器的双稳态压电振动能量采集器,利用Hamilton原理和Raleigh-Ritz方法建立了压电振动能量采集器的机电耦合分布参数模型。重点分析了激励频率Ω≥1时系统质量比、刚度比、磁铁对间距等参数对系统输出性能的影响。研制了压... 针对带弹性放大器的双稳态压电振动能量采集器,利用Hamilton原理和Raleigh-Ritz方法建立了压电振动能量采集器的机电耦合分布参数模型。重点分析了激励频率Ω≥1时系统质量比、刚度比、磁铁对间距等参数对系统输出性能的影响。研制了压电振动能量采集器原理样机,搭建了实验测试平台,实验测试了压电振动能量采集器的输出性能。研究结果表明带弹性放大器的压电振动能量采集器是一个非线性双自由度系统,具有两个双稳态运动区域;在激励频率Ω≥1时压电振动能量采集器需要较大的激励能量才能进入大幅值周期振动状态。 展开更多
关键词 双稳态压电振动能量采集器 弹性放大器 分布参数模型 仿真与实验
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横向电磁式振动能量采集器的设计与制作 被引量：10
12
作者 李伟 车录锋 王跃林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期694-700,共7页
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... 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100mm3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241Hz;在频率为241Hz、加速度为2.8ms-2的外界振动激励下,负载两端产生的交流电压峰峰值为9.2mV。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。 展开更多
关键词 电磁式能量采集器 振动能量采集器 横向振动 微机电系统(MEMS)
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微型电磁式振动能量采集器的设计和电磁特性仿真研究 被引量：6
13
作者 王佩红 戴旭涵 +1 位作者 方东明 赵小林 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期518-521,526,共5页
为了设计出结构合理、性能优良的微型电磁式振动能量采集器,利用Ansoft Maxwell软件对模型的结构参数和输出电动势之间的关系进行有限元仿真,分析发现:随着圆形永磁体厚度、悬臂梁振幅的增加及悬臂梁和永磁体间距的减小,输出电动势逐渐... 为了设计出结构合理、性能优良的微型电磁式振动能量采集器,利用Ansoft Maxwell软件对模型的结构参数和输出电动势之间的关系进行有限元仿真,分析发现:随着圆形永磁体厚度、悬臂梁振幅的增加及悬臂梁和永磁体间距的减小,输出电动势逐渐增加;在永磁体半径不断增加的过程中,输出电动势会出现一极大值。根据优化原则设计出结构参数如下的模型:圆形SmCo28永磁体厚度为1 mm,半径为2 mm,悬臂梁振幅为1 mm,永磁体和悬臂梁之间的距离为1.02 mm。该模型的最大输出电动势为26 mV,最大输出功率为5.633μW。 展开更多
关键词 半导体技术 电磁式振动能量采集器 结构优化 计算机仿真 输出特性
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MSMA振动能量采集器的设计与实现 被引量：3
14
作者 张庆新 李岩 +3 位作者 林凯 高云红 赵树国 许瑾 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期740-743,共4页
采用智能材料磁控形状记忆合金(MSMA)将机械振动能量转换成电能为无线电子设备供电已备受关注。该文利用MSMA的维拉利效应(逆磁致伸缩效应)分析了MSMA振动能量采集器工作原理,计算并确定了振动能量采集系统的磁轭、线圈、保护系统、固... 采用智能材料磁控形状记忆合金(MSMA)将机械振动能量转换成电能为无线电子设备供电已备受关注。该文利用MSMA的维拉利效应(逆磁致伸缩效应)分析了MSMA振动能量采集器工作原理,计算并确定了振动能量采集系统的磁轭、线圈、保护系统、固定装置的尺寸和性能参数。利用ANSYS软件对系统进行了仿真,验证了各部分结构参数和材料选型的正确性。在此基础上,设计制作了MSMA振动能量采集器样机,搭建了MSMA振动能量采集器实验平台,进行了振动力激振实验,得到了在不同输入频率和应力大小条件下感应电压的输出曲线,实验和仿真结果表明,利用MSMA材料可将机械振动能量转化为电能,为振动能量收集利用提供了参考依据。 展开更多
关键词 磁控形状记忆合金 振动能量采集器 能量转换 感应电压 仿真
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双自由度压电振动能量采集器的力-电输出特性分析 被引量：12
15
作者 展永政 王光庆 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期871-877,共7页
在单自由度悬臂梁压电振动能量采集器模型基础上增加一个弹性放大器,构造形成了具有双自由度的压电振动能量采集器。利用ANSYS有限元软件建立了双自由度压电能量采集器的有限元力-电耦合模型,数值分析了模型中各参数(如质量比、阻尼比... 在单自由度悬臂梁压电振动能量采集器模型基础上增加一个弹性放大器,构造形成了具有双自由度的压电振动能量采集器。利用ANSYS有限元软件建立了双自由度压电能量采集器的有限元力-电耦合模型,数值分析了模型中各参数(如质量比、阻尼比以及负载电阻等)对系统力特性(速度、加速度等)和电输出特性(电压、电流、输出功率等)的影响。研究结果表明:大的质量比和小的阻尼比能够提高压电悬臂梁能量采集器的输出功率,并能拓展其工作频带;短路谐振状态下的匹配电阻能够使能量采集器产生较大的输出电流,而开路谐振状态的匹配电阻能够使能量采集器产生较大的输出电压。研究结果还表明:对于尺寸为50.8mm×31.8mm×0.26mm的悬臂梁基板和50.8mm×31.8mm×0.14mm的压电晶体构成的双自由度系统,在基础加速度40m/s2、频率38Hz的外界振动激励下,系统在负载电阻短路和开路状态下的最大输出功率分别达到4 386.5和4 263.4mW,是单自由度系统的10倍。双自由度系统的频带宽度达到10Hz,是单自由度系统的5倍。 展开更多
关键词 振动能量采集器 压电材料 宽频带 双自由度 力-电耦合模型
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振动能量采集与振动控制序 被引量：4
16
作者 张文明 赵林川 邹鸿翔 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2091-2093,共3页
振动是自然界中常见的现象,振动超过一定限度时,会对人体、设备和设施造成损伤.研究人员一般从两个方面处理振动:一方面采用振动控制技术,包括吸振、隔振、减振等,降低从振动源传输到主体的振动能量;另一方面采用能量采集技术,将振动能... 振动是自然界中常见的现象,振动超过一定限度时,会对人体、设备和设施造成损伤.研究人员一般从两个方面处理振动:一方面采用振动控制技术,包括吸振、隔振、减振等,降低从振动源传输到主体的振动能量;另一方面采用能量采集技术,将振动能量转换为电能,并储存起来为低功耗电子设备供电,即能量的重新分配与利用.振动能量采集与振动控制具有相通的力学原理与方法.近年来研究者们对振动能量采集与振动控制进行了深入研究,实现自供能传感、重大装备减振降噪、自反馈振动控制等,促进我国高端智能化装备研制,助力国家“双碳”目标实现. 展开更多
关键词 振动能量采集 振动控制 设备供电 振动源 减振降噪 自反馈 自供能
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压电式振动能量采集电源管理电路分析 被引量：7
17
作者 李金田 文玉梅 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期606-610,共5页
压电式振动能量采集的应用十分广泛,在许多能量采集装置中都采用压电元件实现能量转换。分析了振动能量采集装置中压电元件采集的能量输出管理电路,包括标准能量采集电路、DC-DC变换的优化标准能量采集电路、同步电荷提取电路、电感同... 压电式振动能量采集的应用十分广泛,在许多能量采集装置中都采用压电元件实现能量转换。分析了振动能量采集装置中压电元件采集的能量输出管理电路,包括标准能量采集电路、DC-DC变换的优化标准能量采集电路、同步电荷提取电路、电感同步开关采集电路和双同步开关采集电路等五种电源管理电路的原理,比较了它们的能量采集输出效率,指出了各种电源管理电路的特点和适用条件。 展开更多
关键词 压电元件 振动能量采集 电源管理电路 能量采集电路效率
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高体积优值系数振动能量采集器的设计与性能测试 被引量：3
18
作者 任龙 陈仁文 +2 位作者 Stephen Burrow 夏桦康 张笑笑 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期102-109,共8页
小尺寸振动能量采集器通常难以高效采集低频振动能量。为提高能量采集效率,设计了一种高体积优值系数磁电式能量采集器。采用集总参数等效磁路模型对其换能系统的部分结构参数进行了优化,以提高感应线圈运动区域中运动方向上的磁链梯度... 小尺寸振动能量采集器通常难以高效采集低频振动能量。为提高能量采集效率,设计了一种高体积优值系数磁电式能量采集器。采用集总参数等效磁路模型对其换能系统的部分结构参数进行了优化,以提高感应线圈运动区域中运动方向上的磁链梯度,通过有限元分析验证了解析模型和理论结果。最后分别制作了3台不同参数的样机进行实验。实验结果表明,振动激励频率22.5 Hz、加速度幅值为100 mg时,经过参数优化的振动能量采集器能够在匹配负载上输出0.748 mW的平均功率,相应的体积优值系数达到了1.11%,优于其他两台样机在各自共振状态下的0.31%和0.77%。研究表明,通过合理优化磁电换能系统磁路,能够提高能量采集器的体积优值系数,是低频振动能量采集器小型化的一种实现途径。 展开更多
关键词 振动能量采集器 磁电式 体积优值系数 等效磁路模型 有限元分析
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双自由度磁悬浮式桥梁振动能量采集器数值仿真和优化 被引量：5
19
作者 邓露 聂新民 +1 位作者 毕涛 何维 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-8,共8页
提出了一种能利用桥梁振动能量为传感器持续供电的双自由度磁悬浮振动能量采集器(TMEH),该系统的能量采集效率远高于传统单自由度磁悬浮振动能量采集器(SMEH).推导了TMEH系统的运动控制方程和机电耦合方程;建立了TMEH的多目标优化模型,... 提出了一种能利用桥梁振动能量为传感器持续供电的双自由度磁悬浮振动能量采集器(TMEH),该系统的能量采集效率远高于传统单自由度磁悬浮振动能量采集器(SMEH).推导了TMEH系统的运动控制方程和机电耦合方程;建立了TMEH的多目标优化模型,提出了基于NSGA2算法的能量采集器参数优化设计方法;最后将TMEH和SMEH在简谐振动激励和桥梁随机振动激励作用下的响应特性和能量采集效率进行了对比.研究结果表明:1)通过NSGA2算法优化设计,TMEH能获得更宽的采能带宽和更高的输出功率;2)TMEH比SMEH的采能效率有明显提高.在简谐振动激励和桥梁随机振动激励作用下,TMEH的输出功率比SMEH增加了约2倍. 展开更多
关键词 振动能量采集器 桥梁健康监测 车桥耦合振动 磁悬浮 多目标优化
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压电振动能量采集器的性能分析与功率优化 被引量：7
20
作者 展永政 王光庆 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1248-1253,共6页
为了预测压电振动能量采集器的输出特性,优化输出功率,以压电双晶片串联型振动能量采集器为研究对象,综合考虑结构与电路耦合因素,利用有限元法和ANSYS软件建立压电振动能量采集器的有限元机电耦合动力学模型和网格实体模型.分析在外力... 为了预测压电振动能量采集器的输出特性,优化输出功率,以压电双晶片串联型振动能量采集器为研究对象,综合考虑结构与电路耦合因素,利用有限元法和ANSYS软件建立压电振动能量采集器的有限元机电耦合动力学模型和网格实体模型.分析在外力激振条件下负载电阻对压电振动能量采集器的振动特性和电输出特性的影响,得到不同负载电阻下压电能量采集器的振动特性和电输出特性曲线.通过调节负载电阻使之与能量采集器的阻抗匹配,实现了对能量采集器输出功率的优化,得到了优化的负载电阻和输出功率.研究结果表明,采用压电能量采集器能够输出大的开路电压、大的短路电流,优化后的开路和短路谐振时的最大输出功率分别达到57.81和55.12W. 展开更多
关键词 压电双晶片悬臂梁 有限元模型(FEM) 振动能量采集器 最优负载电阻 功率优化
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