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胶囊内窥镜的无线能量传输系统优化设计 被引量:12
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作者 贾智伟 颜国正 +1 位作者 石煜 朱柄全 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2011年第12期1060-1065,共6页
随着无线胶囊内窥镜的发展,无线能量传输技术越来越受到人们的关注。无线能量传输技术在应用过程受到尺寸、安全性等诸多因素的约束,如何在这些约束条件下设计安全、高效的无线能量传输系统是目前研究的重点。提出了磁场均匀度、频率稳... 随着无线胶囊内窥镜的发展,无线能量传输技术越来越受到人们的关注。无线能量传输技术在应用过程受到尺寸、安全性等诸多因素的约束,如何在这些约束条件下设计安全、高效的无线能量传输系统是目前研究的重点。提出了磁场均匀度、频率稳定度、三维线圈姿态稳定度和接收能量均匀度等指标来综合评价能量传输系统性能,设计并实现了测试平台来测量这些性能指标,为进一步对整个系统进行优化设计提供依据。采用上述方法对一套为胶囊内窥镜设计的无线能量传输系统进行了测量与评价,结果表明系统可在体积为Φ12 mm×14 mm的空间内提供不低于450 mW的能量,且满足稳定性和安全性要求,实验证明了该方法的可行性。 展开更多
关键词 无线能量传输系统 优化平台 磁场均匀度 频率稳定度 姿态稳定度 接收能量稳定度
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基于生物安全性的无线能量传输系统接收线圈优化设计 被引量:6
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作者 贾智伟 颜国正 +1 位作者 石煜 朱柄全 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1127-1131,共5页
分析了电磁生物安全性和人体内接收线圈温升安全性对无线能量传输系统的接收线圈设计带来的约束,建立了以能量传输效率为目标函数、以安全性和能量需求为约束条件的最优化模型,以实现接收线圈的优化设计.应用最优化模型对胶囊内窥镜的... 分析了电磁生物安全性和人体内接收线圈温升安全性对无线能量传输系统的接收线圈设计带来的约束,建立了以能量传输效率为目标函数、以安全性和能量需求为约束条件的最优化模型,以实现接收线圈的优化设计.应用最优化模型对胶囊内窥镜的接收线圈进行优化设计,实验证明了该方法的可行性. 展开更多
关键词 无线能量传输系统 电磁生物安全性 体内温升安全性 最优化模型
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基于生物安全性的无线能量传输系统发射线圈优化设计 被引量:5
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作者 贾智伟 颜国正 +1 位作者 石煜 朱柄全 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期857-862,共6页
针对为胶囊内窥镜供能的无线能量传输技术在应用过程中对人体组织可能造成伤害的问题,进行了无线能量传输系统发射线圈优化设计研究。分析了人体组织安全性与无线能量传输系统发射线圈之间的关系,提出用磁场均匀度、频率稳定度等指标... 针对为胶囊内窥镜供能的无线能量传输技术在应用过程中对人体组织可能造成伤害的问题,进行了无线能量传输系统发射线圈优化设计研究。分析了人体组织安全性与无线能量传输系统发射线圈之间的关系,提出用磁场均匀度、频率稳定度等指标来评价发射线圈性能,并建立了以能量传输效率为目标函数、以人体安全性和能量需求为约束条件的最优化模型。该模型可用来全面评价发射线圈性能,从而为发射线圈的设计提供依据。采用上述方法对4种类型的发射线圈进行了评价,评价结果证明了该方法的可行性。 展开更多
关键词 无线能量传输系统 人体组织安全性 磁场均匀度 频率稳定度
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空间近场无线能量传输系统电磁屏蔽建模与仿真分析
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作者 朱立颖 马亮 +1 位作者 张晓峰 刘治钢 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2018年第6期48-55,共8页
建立空间近场无线能量传输系统电磁屏蔽仿真模型,开展传输功率、工作电压、传输距离、工作频率对电磁屏蔽影响的仿真分析,研究电磁屏蔽条件下这些参数对线圈及系统效率、功率变化情况及屏蔽效能的影响关系。仿真结果表明:在电磁屏蔽条件... 建立空间近场无线能量传输系统电磁屏蔽仿真模型,开展传输功率、工作电压、传输距离、工作频率对电磁屏蔽影响的仿真分析,研究电磁屏蔽条件下这些参数对线圈及系统效率、功率变化情况及屏蔽效能的影响关系。仿真结果表明:在电磁屏蔽条件下,随着传输距离的增大,屏蔽体的影响逐渐加大;输入电压对屏蔽效能无太大影响;在电磁屏蔽条件下,负载电阻对系统效率的影响较小,但随着阻值的增大,输出功率会有所减小;系统效率和屏蔽效能会随着工作频率的增加而有微幅的减小。仿真模型能解决交变电磁场环境下空间近场无线能量传输系统参数与屏蔽影响准确分析问题;仿真结果可为空间近场无线能量传输系统增加电磁屏蔽后系统参数的设计提供依据。 展开更多
关键词 空间近场无线能量传输系统 电磁屏蔽 屏蔽效能 系统效率
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体内微机电系统无线能量传输技术的耦合特性研究 被引量:1
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作者 刘修泉 李艳红 +1 位作者 薛凯峰 黄平 《科学技术与工程》 2011年第8期1807-1812,共6页
首先介绍体内微机电系统无线能量传输技术的原理和构成。在互感基础上建立四种拓扑补偿的数学模型。用Mat-lab进行计算和仿真,研究了负载和工作频率对反映阻抗特性的影响以及电磁耦合结构参数如耦合系数和初次级绕组内阻等对系统性能的... 首先介绍体内微机电系统无线能量传输技术的原理和构成。在互感基础上建立四种拓扑补偿的数学模型。用Mat-lab进行计算和仿真,研究了负载和工作频率对反映阻抗特性的影响以及电磁耦合结构参数如耦合系数和初次级绕组内阻等对系统性能的影响。表明耦合系数增大,可以大大增加系统传输效率;与次级绕组内阻相比,初级绕组内阻对系统传输效率影响更大。因此减小初级绕组内阻,可以显著提高系统传输效率和性能。 展开更多
关键词 微机电系统 无线能量传输系统 耦合
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用于胃肠道微型机器人的组合螺线管式无线能量发射系统研究 被引量:8
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作者 姜萍萍 付文浩 +1 位作者 王志武 颜国正 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期114-122,共9页
为保障胃肠道微型机器人在体内稳定、可靠工作,以扩大无线能量传输系统的工作范围、提高接收能量及其稳定性为目标,研究了新型组合螺线管式无线能量发射系统。通过有限元仿真分析,确定发射线圈的最佳结构及结构参数。基于最小传输能量... 为保障胃肠道微型机器人在体内稳定、可靠工作,以扩大无线能量传输系统的工作范围、提高接收能量及其稳定性为目标,研究了新型组合螺线管式无线能量发射系统。通过有限元仿真分析,确定发射线圈的最佳结构及结构参数。基于最小传输能量要求及所提出的发射线圈性能评估指标,优化确定发射线圈的匝数。研制的发射线圈尺寸为50 cm×50 cm×42 cm,较传统的亥姆霍兹线圈在轴线方向上扩大了17 cm,可以更完整的覆盖人体胃肠道区域。实验结果表明,采用边长为12 mm的三维正交能量接收线圈,在发射线圈内任意位置及姿态下,负载接收能量超过660 mW。在发射线圈非边缘区域,接收能量的位置稳定度超过了80%,能够较好的满足为胃肠道微型机器人供能的实用要求。 展开更多
关键词 胃肠道微型机器人 无线能量传输系统 组合螺线管式能量发射线圈 性能评估指标 位置稳定度
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用于胃肠道机器人的C型组合式无线能量发射线圈的设计与实验 被引量:3
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作者 汪佐儿 王志武 +2 位作者 汪炜 庄浩宇 颜国正 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期255-265,共11页
现有适用于胃肠道机器人的无线能量传输系统的能量传输效率低、接收功率低且接收能量的位置均匀性差,无法满足功能复杂的新型胃肠道机器人的能量需求。本文提出了一种新型C型组合式发射线圈结构,通过有限元仿真分析供能单元组的磁感应... 现有适用于胃肠道机器人的无线能量传输系统的能量传输效率低、接收功率低且接收能量的位置均匀性差,无法满足功能复杂的新型胃肠道机器人的能量需求。本文提出了一种新型C型组合式发射线圈结构,通过有限元仿真分析供能单元组的磁感应强度大小和位置均匀性,确定供能单元组中线圈对间距的实验优化范围。最后搭建实验平台,优化供能单元组中线圈对间距,通过系统的能量传输效率、接收功率以及接收功率的位置均匀度对设计进行评估与验证。实验结果表明:当线圈对间距为150 mm时,中心位置的接收功率为1165.34 mW,系统的能量传输效率为6.08%。系统的平均功率约为1100 mW,平均能量传输效率达6%以上,接收功率的平均位置均匀度达94%。新型C型结构磁芯以及采用同一时刻只有一个供能单元组工作的组合式线圈结构,极大地改善了系统的接收功率与能量传输效率,并有较高的接收能量的位置均匀性。 展开更多
关键词 胃肠道机器人 无线能量传输系统 无线能量发射线圈 供能单元组 位置均匀度
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新型三维组合式发射线圈的设计与实验 被引量:1
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作者 文人庆 邝帅 +2 位作者 颜国正 韩玎 姜萍萍 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期165-173,共9页
多维无线电力传输是胃肠道胶囊机器人发展的关键。为了解决新型胶囊机器人功能不断增加,而传统三维接收线圈占用内部空间过大的问题,本文提出了一种三维组合式发射线圈,能够通过调制通过各维线圈的电流来产生动态的三维磁场。本文首先... 多维无线电力传输是胃肠道胶囊机器人发展的关键。为了解决新型胶囊机器人功能不断增加,而传统三维接收线圈占用内部空间过大的问题,本文提出了一种三维组合式发射线圈,能够通过调制通过各维线圈的电流来产生动态的三维磁场。本文首先介绍了无线供能系统的工作原理,然后对发射系统产生的空间磁场进行了有限元分析。最后利用搭建的实验平台进行实验,验证了仿真结果的准确性并确定了接收线圈感应最大接受电压的姿态。试验结果表明,当发射系统在中心点处产生相等的三维磁场分量时,负载接收能量超过630 mW。此外,发射系统附近边缘区域的位置稳定性超过80%,确保胶囊机器人能够平稳的运行。 展开更多
关键词 胃肠道胶囊机器人 无线能量传输系统 三维发射线圈 功率传输稳定性 接收功率
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