一种低功耗降压式压电能量收集系统的研究
发布时间：2021-11-15 08:42
无线传感网络被认为是21世纪最重要的技术之一,随着无线传感网络节点的增加,传感器节点的供电方式越来越引发关注。过去常用的供电方式是电池供电,但是电池供电有着很大的局限性,电池储存的能量有限,只适合短期的工作,并且若无线传感器安装在恶劣的环境或人类不便到达的场合,电池的更换将变得困难,因此收集环境能量并将其转换为电能为无线传感器供电成为解决这一问题的研究热点。环境中振动无处不在,如人体的行走,工业机器的运转等,目前已经开展的对压电能量收集的研究表明,利用压电材料从环境的机械振动获取能量是可行的,并且有很大的应用前景。压电材料的功率密度能够达到几百mW/cm3,在环境中往往能产生微瓦至毫瓦级别的能量,能满足微功耗系统的需求。目前最流行的振动能量回收技术有电磁式、静电式、压电式三种。其中,压电式是利用压电材料的压电效应实现振动能到电能的转换,其功率密度较高,结构较简单,同时又容易集成,在过去的十几年里一直都是大家研究的热点。由于压电俘能器产生的是交流电压,幅值电压可以达到几十伏甚至上百伏,为提高能量收集的效率,需要一个整流环节和降压环节才能为传感器供电或为电源充电。然而,环境中振动的幅度不是...
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１悬臂梁式压电晶片??
??图１．２压电发电鞋模型??２００５年，Ｐｌａｔｔ［２３］等研制出了一种应用于膝关节假体的压电能量回收装置和压电??传感器。其中的传感器利用回收装置的能量作为供电源对膝关节进行监测，能够有效??的了解膝关节的一些关键信息。他们设计了实体模型进行了实验测试，如图１．３所示。??实验研究表明，在正常的膝关节受力条件下，该装置收集到的平均功率约为０．８５?ｍＷ，??能够满足其系统中的传感器的功耗需求。同样是２００５年，Ａｒｍｓ［２４］等研制出了一个压??电俘能装置，该装置采用的是悬臂梁式的俘能结构，并且集成了湿度和温度传感器，??该装置能够利用周围的环境振动产生的能量为传感器供电，装置实物图如图１．４所示。??他们对该装置进行了实验测试
??图１．２压电发电鞋模型??２００５年，Ｐｌａｔｔ［２３］等研制出了一种应用于膝关节假体的压电能量回收装置和压电??传感器。其中的传感器利用回收装置的能量作为供电源对膝关节进行监测，能够有效??的了解膝关节的一些关键信息。他们设计了实体模型进行了实验测试，如图１．３所示。??实验研究表明，在正常的膝关节受力条件下，该装置收集到的平均功率约为０．８５?ｍＷ，??能够满足其系统中的传感器的功耗需求。同样是２００５年，Ａｒｍｓ［２４］等研制出了一个压??电俘能装置，该装置采用的是悬臂梁式的俘能结构，并且集成了湿度和温度传感器，??该装置能够利用周围的环境振动产生的能量为传感器供电，装置实物图如图１．４所示。??他们对该装置进行了实验测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝法制备聚偏氟乙烯（PVDF）及其复合纳米纤维的应用与发展前景[J]. 朱丹华,王文利,李志平,余坤明,陈晶. 功能材料. 2016(08)
[2]无线传感器网络综述[J]. 胡洪坡,宋孝先,张军,余大波. 电信快报. 2011(12)
[3]压电叠堆联接方式及低频发电特点的研究[J]. 党永,董维杰,白凤仙,喻言. 电源学报. 2011(04)
[4]压电叠堆式发电装置的建模与仿真分析[J]. 王光庆. 中国机械工程. 2009(19)
[5]一种新型声传感器在声定向技术中的理论[J]. 李荣祥,马春庭,张燕军,姚建国. 四川兵工学报. 2008(06)
硕士论文
[1]基于压电陶瓷的俘能技术研究[D]. 刘平.南京邮电大学 2013
[2]悬臂梁式压电能量回收装置结构优化[D]. 管青春.中国科学技术大学 2011
[3]梁式压电换能器的力电耦合分析[D]. 徐梦华.哈尔滨工业大学 2010
[4]压电式轮胎发电机的设计与实验[D]. 钟正青.重庆大学 2009
本文编号：3496432
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１悬臂梁式压电晶片??
??图１．２压电发电鞋模型??２００５年，Ｐｌａｔｔ［２３］等研制出了一种应用于膝关节假体的压电能量回收装置和压电??传感器。其中的传感器利用回收装置的能量作为供电源对膝关节进行监测，能够有效??的了解膝关节的一些关键信息。他们设计了实体模型进行了实验测试，如图１．３所示。??实验研究表明，在正常的膝关节受力条件下，该装置收集到的平均功率约为０．８５?ｍＷ，??能够满足其系统中的传感器的功耗需求。同样是２００５年，Ａｒｍｓ［２４］等研制出了一个压??电俘能装置，该装置采用的是悬臂梁式的俘能结构，并且集成了湿度和温度传感器，??该装置能够利用周围的环境振动产生的能量为传感器供电，装置实物图如图１．４所示。??他们对该装置进行了实验测试
??图１．２压电发电鞋模型??２００５年，Ｐｌａｔｔ［２３］等研制出了一种应用于膝关节假体的压电能量回收装置和压电??传感器。其中的传感器利用回收装置的能量作为供电源对膝关节进行监测，能够有效??的了解膝关节的一些关键信息。他们设计了实体模型进行了实验测试，如图１．３所示。??实验研究表明，在正常的膝关节受力条件下，该装置收集到的平均功率约为０．８５?ｍＷ，??能够满足其系统中的传感器的功耗需求。同样是２００５年，Ａｒｍｓ［２４］等研制出了一个压??电俘能装置，该装置采用的是悬臂梁式的俘能结构，并且集成了湿度和温度传感器，??该装置能够利用周围的环境振动产生的能量为传感器供电，装置实物图如图１．４所示。??他们对该装置进行了实验测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝法制备聚偏氟乙烯（PVDF）及其复合纳米纤维的应用与发展前景[J]. 朱丹华,王文利,李志平,余坤明,陈晶. 功能材料. 2016(08)
[2]无线传感器网络综述[J]. 胡洪坡,宋孝先,张军,余大波. 电信快报. 2011(12)
[3]压电叠堆联接方式及低频发电特点的研究[J]. 党永,董维杰,白凤仙,喻言. 电源学报. 2011(04)
[4]压电叠堆式发电装置的建模与仿真分析[J]. 王光庆. 中国机械工程. 2009(19)
[5]一种新型声传感器在声定向技术中的理论[J]. 李荣祥,马春庭,张燕军,姚建国. 四川兵工学报. 2008(06)
硕士论文
[1]基于压电陶瓷的俘能技术研究[D]. 刘平.南京邮电大学 2013
[2]悬臂梁式压电能量回收装置结构优化[D]. 管青春.中国科学技术大学 2011
[3]梁式压电换能器的力电耦合分析[D]. 徐梦华.哈尔滨工业大学 2010
[4]压电式轮胎发电机的设计与实验[D]. 钟正青.重庆大学 2009
本文编号：3496432
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