双稳态压电悬臂梁式电流传感器研究

发布时间：2021-03-01 08:28

　　近年来,物联网和信息时代正在到来,而其中首先要解决的就是获取准确可靠的信息,而传感器作为获取信息的主要途径显得尤为重要。其中,电流与我们的日常生活和生产息息相关。为了能够在不同环境下实现自动检测电流或危险情况发生时的自动保护,我们需要应用不同的电流传感器。为了实现无需外界电源的被动式检测、非接触测量、无需环绕导线、双线检测等,压电悬臂梁式电流传感器应运而生,但传统谐振压电悬臂梁式电流传感器灵敏度和检测范围较低。同时为了实现低功率乃至自供电的电流预警检测,以用于大量传感节点中,需要一种能够通过物理触发机制以实现阈值触发特性的电流传感器。因此,本文提出了基于双稳态阱间振荡的新型压电悬臂梁式电流传感器。通过研究双稳态振动能量采集器,分析了双稳态机制对悬臂梁输出的影响,提出了一种两自由度的双稳态可变势垒振动能量采集器,推导了其系统的机电控制方程和势能函数,通过谐波激励和随机激励下的仿真分析和实验验证,验证了双稳态可变势垒振动能量采集器比传统双稳态振动能量采集器具有更高的输出,特别是在低激励下。其系统中弹簧的弹簧刚度不仅有助于拓宽采集带宽,并且对系统特性有很大影响。建立了谐振压电悬臂梁式直流电流... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 压电悬臂梁式电流传感器研究现状
        1.2.2 双稳态压电振动能量采集器研究现状
    1.3 论文研究内容
第二章 双稳态可变势垒振动能量采集器
    2.1 结构及原理
    2.2 理论建模
        2.2.1 传统双稳态振动能量采集器
        2.2.2 双稳态可变势垒振动能量采集器
    2.3 仿真分析
        2.3.1 简谐激励
        2.3.2 随机激励
    2.4 实验验证
        2.4.1 实验样机
        2.4.2 实验搭建
        2.4.3 实验分析
    2.5 弹簧刚度的讨论
    2.6 本章总结
第三章 谐振压电悬臂梁式电流传感器
    3.1 传感机理
    3.2 理论模型建立
    3.3 灵敏度影响因素
    3.4 本章总结
第四章 双稳态压电悬臂梁式电流传感器
    4.1 连续式检测
        4.1.1 检测原理
        4.1.2 理论分析
        4.1.3 仿真分析
        4.1.4 影响灵敏度和检测范围的因素
    4.2 触发式检测
        4.2.1 结构及原理
        4.2.2 理论分析
        4.2.3 仿真分析及实验验证
        4.2.4 交流电流触发式检测的讨论
    4.3 势垒的讨论
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要研究内容及结论
    5.2 未来工作展望
参考文献
作者简介及硕士期间攻读成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]弹性支撑双稳压电悬臂梁振动响应及能量采集研究[J]. 高毓璣,冷永刚,范胜波,赖志慧.  物理学报. 2014(09)
[2]双稳态压电悬臂梁发电系统的动力学建模及分析[J]. 孙舒,曹树谦.  物理学报. 2012(21)
[3]悬臂梁压电振子宽带低频振动能量俘获的随机共振机理研究[J]. 陈仲生,杨拥民.  物理学报. 2011(07)
[4]一种宽频的磁式压电振动能量采集器[J]. 马华安,刘景全,唐刚,杨春生,李以贵.  传感器与微系统. 2011(04)

博士论文
[1]非线性双稳压电悬臂梁振动响应及能量采集研究[D]. 高毓璣.天津大学 2017

硕士论文
[1]两类多稳态振动能量采集器的非线性振动理论及实验研究[D]. 张凌皓.天津大学 2017



本文编号：3057221