当前位置:主页 > 科技论文 > 电力论文 >

基于移动终端的复合梁结构压电发电技术研究

发布时间:2019-05-12 11:05
【摘要】:目前,手机已经成为了人们每天都会用到的产品,但智能手机、大屏手机的续航能力差的问题也一直困扰着消费者和手机厂商。本文根据对不同压电发电结构的理论以及实验对比结果,基于悬臂梁压电发电结构创新的提出了一种多振子的复合梁式结构,既能满足宽频谱响应的实际需求,又能通过整体梁的弯曲吸收更多的振动能量并将之传递给压电振子,用有限元仿真分析的方法确定了适应手机振动频率的模型参数并对其进行了产品化的便携式封装设计(手机壳),以及相关电路的设计及实验,具体的研究内容如下:1.对可以用到手机发电的两种压电发电结构,悬臂梁结构与简支梁结构,分别进行了重复测试实验,通过对实验平均结果的比较分析,发现悬臂梁结构的压电振子比较适合手机应用环境。2.为了能将设计的压电发电装置与手机振动频率匹配,达到最好的能量采集效果,本文进行重复实验测试了手机受敲击后的振动频率谱线,其第一个峰值频率点为1600Hz。3.通过对悬臂梁压电振子的实验测试结果与等尺寸的Ansys有限元模型的仿真分析结果的对比,发现无论是压电振子的频率、峰值电压还是峰值位移,仿真结果与实验结果都能很好的吻合,以此验证了Ansys有限元仿真分析软件分析压电发电结构的可行性。4.根据应用实际情况与悬臂梁压电发电结构特点,本文创新性的提出了多振子复合梁压电发电结构,利用Ansys有限元仿真分析软件的辅助设计,分析了不同材料参数和声学参数对系统性能的影响,最终确定了可较好匹配目标频率响应谱线的复合梁结构压电发电装置的参数,并给出了仿真谱线与实验测试对比结果。5.设计出了一套美观、实用、可行的将压电发电装置封装成为一个便携式手机壳的封装方法,给出所有零件的设计图,以及各零件的安装方法,并呈现出手机安装好多振子复合梁结构压电发电手机壳的最终效果设计图。6.根据单片压电振子实验结果,设计一套满足手机充电要求的充电电路,并做相关的测试,以确定设计电路可以完成预期功能。
[Abstract]:At present, mobile phones have become a product that people use every day, but the problem of poor endurance of smartphones and large-screen phones has been perplexing consumers and mobile phone manufacturers. According to the theoretical and experimental results of different piezoelectric power generation structures, a multi-oscillator composite beam structure is proposed based on the innovation of cantilever piezoelectric power generation structure, which can not only meet the actual needs of wide spectrum response. It can also absorb more vibration energy through the bending of the whole beam and transfer it to the piezoelectric oscillator. The model parameters suitable for the vibration frequency of mobile phone are determined by finite element simulation analysis, and the portable packaging design (mobile phone shell) is carried out, as well as the design and experiment of related circuits. The specific research contents are as follows: 1. Two kinds of piezoelectric power generation structures, cantilever beam structure and simply supported beam structure, which can be used to generate electricity by mobile phone, are tested repeatedly, and the average experimental results are compared and analyzed. It is found that the piezoelectric oscillator with cantilever structure is more suitable for mobile phone application environment. 2. In order to match the designed piezoelectric power generation device with the vibration frequency of mobile phone and achieve the best energy acquisition effect, the vibration frequency spectrum line of mobile phone after percussion is tested repeatedly in this paper, and the first peak frequency point is 1600Hz. 3. By comparing the experimental results of the cantilever piezoelectric oscillator with the simulation results of the equal size Ansys finite element model, it is found that the frequency, peak voltage and peak displacement of the piezoelectric oscillator are not only the frequency, peak voltage or peak displacement of the piezoelectric oscillator. The simulation results are in good agreement with the experimental results, which verifies the feasibility of analyzing piezoelectric power generation structure by Ansys finite element simulation analysis software. 4. According to the actual situation of application and the characteristics of cantilever beam piezoelectric power generation structure, the multi-vibrator composite beam piezoelectric power generation structure is innovatively proposed in this paper. The software of Ansys finite element simulation and analysis is used to design the composite beam piezoelectric power generation structure. The effects of different material parameters and acoustic parameters on the performance of the system are analyzed. Finally, the parameters of the piezoelectric power generation device with composite beam structure which can match the frequency response spectral lines of the target are determined, and the comparison results between the simulation spectral lines and the experimental tests are given. 5. A set of beautiful, practical and feasible packaging method of piezoelectric power generation device into a portable mobile phone shell is designed, and the design drawing of all parts and the installation method of each part are given. And presents the mobile phone installed many oscillator composite beam structure piezoelectric power generation mobile phone shell final effect design drawing. 6. According to the experimental results of single-chip piezoelectric oscillator, a set of charging circuit to meet the charging requirements of mobile phone is designed, and the relevant tests are made to make sure that the designed circuit can accomplish the desired function.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM619

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杜设亮,傅建中,张云,陈子辰;仿生主动构件压电变换器研究[J];中国机械工程;2001年05期

2 蒋建平;李东旭;;压电层合板高阶计算模型[J];振动与冲击;2008年04期

3 孙浩;杨智春;李凯翔;解江;李斌;张玲凌;;压电分流阻尼控制精密机械结构振动的研究[J];振动与冲击;2008年06期

4 丁大成,牛勇;压电陶瓷复合振子的电声效率与振子压电片位置关系的实验研究[J];声学学报;1983年06期

5 林西强,任钧国;含压电片层合板的静变形控制[J];固体力学学报;1998年04期

6 林西强,任钧国;含压电片梁的静变形控制[J];应用力学学报;1998年04期

7 李书光,胡松青,张军;圆管状压电片低频接收电压灵敏度的一种简化分析法[J];青岛大学学报(自然科学版);2002年01期

8 杨智春,孙浩,崔海涛;压电分流阻尼控制悬臂梁振动的参数优化分析[J];机械科学与技术;2005年06期

9 刘登云;陈洪涛;杨志刚;程光明;;压电叠堆泵的初步研究[J];液压与气动;2007年03期

10 吴磊;王建国;;压电片位置和大小对板振动控制的影响[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2007年08期

相关会议论文 前10条

1 常道庆;刘碧龙;李晓东;田静;;智能吸声控制中压电片位置的选取[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(上)[C];2007年

2 匡友弟;王卓;李国清;陈传尧;;节式压电梁的电阻抗模拟和实验研究[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年

3 尹潇然;李国清;徐巍;缪幸圆;;有限元法与阻抗法分析压电智能梁的传感与激励[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年

4 杨亚东;王军;冯国旭;程小全;;压电悬臂梁的压电片位置及主动控制研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年

5 徐巍;李国清;尹潇然;缪幸圆;;有限元法与阻抗法分析压电激励下的弹性薄板[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年

6 段吉栋;何远航;;压电蜂窝结构振动控制研究[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

7 袁学帅;陈富军;姚林泉;;压电层合结构的子域配点法[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年

8 吴鹏;曹东兴;;一种新型压电俘能器的动力学建模及振动特性分析[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

9 裘进浩;季宏丽;刘建;朱孔军;;压电功能器件及其在智能结构中的应用[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年

10 张立;郭定文;王秋蓉;;压电降噪的多物理场建模分析方法[A];运输噪声的预测与控制——2009全国环境声学学术会议论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前2条

1 浙江 张培君;压电式电子门铃[N];电子报;2007年

2 台湾省台北市 何X山;用压电式蜂鸣器产生 直流电压的实验[N];电子报;2004年

相关博士学位论文 前10条

1 胡洪平;低频压电俘能器研究[D];华中科技大学;2006年

2 王红艳;梁结构压电及压电电磁复合俘能器模型的建立与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

3 闫震;提高压电振动发电机发电能力的理论及关键技术研究[D];华北电力大学;2012年

4 唐刚;基于压电厚膜的MEMS振动能量采集器研究[D];上海交通大学;2013年

5 薛欢;压电俘能/储能系统的非线性动力学行为分析与优化[D];华中科技大学;2008年

6 丁根芳;层合压电智能结构的数值模拟和振动控制研究[D];合肥工业大学;2008年

7 马小陆;基于负电容压电分流阻尼电路的主—被动混合振动控制研究[D];南京航空航天大学;2012年

8 王海仁;压电复合结构的非线性多场耦合作用分析及压电俘能器实验研究[D];华中科技大学;2013年

9 王锋;压电结构建模、优化与振动控制[D];国防科学技术大学;2006年

10 周虹;双压电片变形反射镜研制与应用研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 任佳琦;基于谐振式悬臂梁的压电—电磁复合俘能技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

2 崔兴可;微尺度压电振动发电机构动力学分析与微电源设计[D];山东大学;2015年

3 陈丹鹏;薄壁板气动弹性非线性振动的压电俘能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 冉令坤;压电曲壳结构动力形状控制及优化设计[D];大连理工大学;2015年

5 刘杉;振动发电与压电发电混合式能量捕获装置的研究[D];河北工业大学;2015年

6 王大宇;基于移动终端的复合梁结构压电发电技术研究[D];电子科技大学;2014年

7 吕蕊;压电智能悬臂板梁振动的主动控制与压电片的优化布置[D];河海大学;2007年

8 孙宏明;基于MEMS的压电超声技术的研究[D];厦门大学;2009年

9 杨明刚;压电悬臂梁系统振动控制研究[D];江南大学;2009年

10 任昊轶;压电智能悬臂梁的主动控制方法研究[D];大连理工大学;2012年



本文编号:2475338

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2475338.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户24251***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com