磁力耦合压电能量收集器研究进展

压电能量收集器可以将环境中的振动能转化为电能,研究具有较宽工作频带范围的压电能量收集器结构,提高能量收集器的环境适应能力是需要解决的关键问题。以基于磁力耦合设计的压电能量收集器为研究对象,分析磁力单稳态、磁力双稳态、磁力多稳态、磁力驱动型、压电电磁混合型等5类磁力耦合压电能量收集器,阐述其宽频收集方法和研究进展,为宽频压电能量收集器的设计与参数优化提供理论参考。

一种高功率密度的直角螺旋压电能量收集器

为了实现振动环境下的高效能量收集,研制了一种高功率密度的直角螺旋悬臂梁压电能量收集器。分析了不同悬臂梁弧度的压电能量收集器的应力分布,研究了不同悬臂梁弧度的压电能量收集器的谐振频率、开路电压和输出功率。研究结果表明,随着悬臂梁弧度的增大,能量收集器谐振频率逐渐减小,但是内部阻抗逐渐增大,其中悬臂梁弧度为2πrad的直角螺旋能量收集器的输出性能最好。通过实验测试发现,在0.1g的加速度激励下,悬臂梁弧度为2πrad的直角螺旋能量收集器的谐振频率为265 Hz、开路电压为1.8 V,当负载为140 kΩ时,实现最大输出功率为5.79μW。与其他不同结构的压电能量收集器相比,该直角螺旋结构收集器在满足供电需求前提下,还具有较高的功率密度,在便携式微电子器件供电和工业设备故障检测方面有广阔的应用前景。

磁性液体摩擦-电磁复合能量收集器的力电耦合机制研究

基于摩擦发电和电磁感应发电原理,利用磁性液体同时作为摩擦层和磁体,文中提出一种将低频振动能转化为电能输出的磁性液体摩擦-电磁复合发电机。理论分析磁场作用下复合振动能量收集系统不同工作模块的动力学特性和力电耦合机制,借助有限元仿真软件建立复合能量收集系统磁场、电场、流体场和输出电动势的多场耦合仿真模型,设计低频正弦激励下复合能量收集系统输出电能实验测试平台,探究外部激振频率和外磁场强度等因素对电能输出特性的影响。实验结果表明,所提磁性液体摩擦-电磁复合能量收集器可以在低频环境中将振动能量有效转换为电能。

用于能量收集器的PMnN-PZT压电陶瓷

试验采用固相合成法,通过Li_(2)CO_(3)掺杂,制得高能量密度的Pb_(0.95)Sr_(0.05)[(Mn_(1/3)Nb_(2/3))_(0.04)(Zr_(0.52)Ti_(0.48))0.96]O_(3)+0.25wt%CeO_(2)+0.50wt%Yb_(2)O_(3)+0.15wt%Fe_(2)O_(3)三元系压电陶瓷材料。研究分析了掺杂不同质量分数的Li_(2)CO_(3)对PMnNPZT压电陶瓷材料的压电性能、介电性能、相组成及其微观结构的影响。结果显示:当掺杂量为0.1 wt%,烧成温度为1050℃时,材料结构致密,晶粒均匀,材料的压电和介电性能:d 33=340 pC/N,K_(p)=0.60,ε_(r)=725,tanδ=0.23%,Q_(m)=670,g_(33)=53.0×10^(-3)V·(m·N)^(-1),机电转化效率d_(33)·g_(33)为18016.8×10^(-15)m^(2)/N,满足能量收集器用压电陶瓷元件需要。

基于驰振的压电能量收集器的仿真与试验

为了对气动系统中气缸等执行元件排出的气体进行无背压能量回收,以压电陶瓷为核心部件,设计附有方形尾柱的菱形扰流柱压电能量收集器。利用ANSYS有限元仿真软件模拟射流气体激励下压电能量收集器的驰振响应,分析流固双向耦合过程压电能量收集器气动升力和振动位移变化规律。通过试验测试压电能量收集器的输出电压和功率。结果表明:当入射口压力为50 kPa、方形尾柱厚度为3 mm、扰流柱夹角为80°、入射口与扰流柱间距为30 mm、负载电阻为300 kΩ时,压电能量收集器的输出功率为215.67μW,功率密度为90.77 W/m3,相比现有研究取得明显提升。

尿路结石术后使用一款带过滤功能的尿液收集器的价值研究

目的探讨尿路结石术后使用一款带过滤功能的尿液收集器的价值研究。方法采用便利抽样法抽取赣州市立医院2021年1月-2022年1月收治的输尿管结石并行尿路结石手术的120例患者,按照数字表法随机将其分为观察组和对照组,每组各60例;观察组患者用带过滤功能的尿液收集器收集尿液,对照组患者用广口塑料尿液收集器收集尿液。比较两组患者排石时间、结石排出量,医护人员职业暴露发生率,患者及医护人员满意度。结果观察组患者排石时间较短,结石排出量高于对照组(P<0.05);观察组医护人员职业暴露发生率低于对照组(P<0.05);观察组患者、医护人员满意度评分高于对照组(P<0.05)。结论尿路结石术后患者采用带过滤功能的尿液收集器收集尿液中的结石可缩短结石收集时间,提高结石排出量和患者医护人员的满意度,降低职业暴露的风险。

DNA收集器设计,无人机的新玩法

无论是拍摄美丽的风景、音乐节,还是拍摄孩子们在后院玩耍的视频,当涉及大量空间的广角视频镜头时,无人机就变得无处不在。而无人机的用途不仅是记录一个地方、一个事件,还可以用于各种事物的研究,包括森林生物多样性.

基于新型仿生压电能量收集器的电力监测传感器自供电研究

本文针对电力监测传感器自供电的难题,研究设计了一款仿生蜘蛛能量收集器。该能量收集器通过将大型变压器运转时振动产生的外界刺激力转化为电能并存储,从而实现电力监测传感器自供电。仿真结果显示,在外界的刺激力加速度振幅1.0g和110Hz振动频率下,收集器电压响应稳定,输出功率为0.640mW,能够稳定、持续地为监测传感器提供自供电。

新一代高效超细粉体收集器

新一代高效粉体收集器——塑烧板收集器,与传统的收集器相比,因其材质、形状、结构、性能等方面的特点,表现出收集效率高、压力损失稳定、清灰效果好、适应性强的性能,是粉体行业收集系统的革新产品。

多收集器等离子体质谱快速精确测定钕同位素比值

应用多收集器等离子体质谱,采用双分馏系数内部校正法对国际标样Shin-EtsuJN di-1和实验室标样Nd-GIG的143Nd/144Nd比值进行了为期3个月的测量统计,结果分别为0.512121±0.000011(2σ,SD)、0.511531±0.000010(2σ,SD)。采用单分馏系数外部校正法对Nd-GIG标样的测量统计结果为0.511522±0.000008(2σ,SD)。测量结果在分析误差范围内与其推荐值或表面热电离质谱测量值完全一致。对m(Ce)/m(Nd)约为0.10的两份Nd-GIG混合样进行了测量,结果表明,利用多收集器等离子体质谱可直接分析残留铈的样品,其测量结果在误差范围内。

微型振动能量收集器的研究现状及发展趋势

综述了最近几年国内外微型振动能量收集器的研究状况,重点介绍了被广泛应用的压电式振动能量收集器和电磁式振动能量收集器,简要阐明微型振动能量收集器实现大规模商业化产品的可能性。根据微型振动能量收集器的工作方式和结构特点对其进行了分类,并且分别列举出了各种类型能量收集器的突出研究成果,详细介绍了各种类型振动能量收集器的基本工作原理和工作性能,对比各种结构的优缺点,总结各类微型振动能量收集器的适用范围和存在的问题。最后,分别从能量收集器的结构尺寸、材料性能和能量收集电路三个方面对微型振动能量收集器的发展趋势进行了展望。

压电能量收集器的研究现状

压电能量收集器是能量转换的核心器件之一,其性能的好坏直接决定输出能量的大小及能量转换效率的高低。综述了压电能量收集器的组成部分和各个方面:压电材料、器件结构及振动模式的特性、应用状况和存在的问题,分析了各部分的优缺点,并对压电能量收集器的研究方向作了展望。

新型微型电磁式振动能量收集器

提出一种新型电磁振动能量收集器,该能量收集器主要包括静线圈和由磁体、质量块与平面弹簧构成的拾振系统。理论分析得到拾振系统在谐振频率工作时,相对位移最大,有利于收集振动能量。为了得到结构合理、性能优良的能量收集器,对能量收集器拾振系统进行限元建模分析,得到弹簧片厚度、弹簧臂宽度、弹簧臂长度与振动特性的关系;对能量收集器能量转化系统进行有限元建模分析,得到线圈匝数,永磁铁的长、宽、高,线圈磁铁间距,磁铁振幅以及振动与频率输出电压的关系。对确定尺寸的模型,工作在谐振频率45.4 Hz时,仿真分析得到最大输出电压为205 mV。

蒸汽发生器泥渣收集器试验研究

泥渣收集器是对蒸汽发生器二次侧泥渣进行主动管理的重要手段之一。以百万千瓦级压水堆核电厂为应用背景,对其蒸汽发生器进行了冷态实验,研究了泥渣收集器的结构、流量等因素对其性能的影响。试验结果表明,该泥渣收集器的收集效率可以达到50%以上,能够收集较宽粒径范围内的泥渣颗粒,具有良好的泥渣收集能力。

楔条形阳极收集器的参量设计与工艺优化

分析了楔条形阳极收集器各参量对探测器主要性能的影响,研究了圆形收集器的设计方法,制定并优化了相应的制作工艺.以此为基础,设计和制作了两块有效探测面积Φ48mm、周期1.2mm、绝缘沟道宽度30μm、电极厚度分别为1μm和2μm的圆形收集器.通过对比和分析这两块收集器的电阻和电极电容值以及相应的成像实验,验证了上述研究方法的正确性和'先光刻腐蚀后电镀增厚'工艺方案的可行性.

复合梯形压电悬臂梁能量收集器的特性研究

为了拓宽压电能量收集器的工作频带宽度并改善低幅值激励频率条件下的能量收集效率,本文将梯形悬臂梁应用到多悬臂梁压电能量收集器结构设计当中。依据梯形悬臂梁的尺寸及末端附加质量,通过双压电晶片与弹性基梁的等效化处理,计算和推导了系统的共振频率和传递函数,从而建立单梯形悬臂梁横向振动的数学模型,在此基础上分析推导了复合梯形压电能量收集系统模型。研究结果表明:复合梯形悬臂梁结构有效地拓宽了工作频带,更容易实现与环境振动频率的匹配共振从而提高发电效率。本文研究为优化多悬臂梁能量收集器的设计和应用具有重要的借鉴意义。

柔性梁颤振机理在压电式微型风能收集器设计中的应用

提出了基于颤振机理的微型风能收集器,采用颤振的柔性梁牵引锆钛酸铅(PZT)压电梁发生振动。通过风洞实验研究了柔性梁颤振发生的过程,发现颤振发生在切入临界风速与切出临界风速之间。分析了柔性梁的长和宽对器件性能的影响,发现随柔性梁长度增加,收集器的临界风速、颤振频率、输出电压和功率等性能都减小;随着宽度增加,临界风速基本不变,而颤振频率、输出电压和功率都增加。微型风能收集器的最低临界风速为6.4m/s,最大输出功率为1.30mW。结果表明柔性梁结构降低了PZT梁的切入临界风速,提高了输出功率,证实了基于柔性梁颤振结构的微型风致振动能量收集器的可行性。

新型呼出气冷凝液收集器设计与组装

设计与组装了一种新型呼出气冷凝液（EBC）收集器,为应用EBC进行呼吸系统疾病实时监测提供实践基础。根据EBC收集原理,在对国内外产品调查的基础上,进行了EBC收集器设计。该收集器主要由可换进气口、阻唾液套管和单向阀、流量传感器、温度传感器、取样管和活塞、制冷系统等组成。该仪器创新性地使用阻唾液套管,将流量传感器应用于EBC收集器,可从控制每分钟通气量和减少唾液污染两个方面增强检测的准确度和可重复性。

基于压电材料的振动能量收集器的谐振频率调节

振动能量收集器的最大输出电压发生在共振状态,因此其谐振频率应与环境振动频率一致。针对振动能量收集器与环境频率不匹配的问题,采用单自由度模型分析了悬臂梁-质量块结构的振动能量收集器谐振频率等性能,加工并测试了压电式的微型振动能量收集器样机,结果谐振频率的误差最大为6%。通过质量调节方法进一步将样机的谐振频率调节了10.5Hz的宽度。针对50Hz的振动环境,将谐振频率为58.7Hz的样机调节到了50.4Hz,输出电压提高了4倍。

不同频带宽度的振动能量收集器研究进展

振动能量收集器由于具有体积小、寿命长、高能量密度等特点,被广泛用于微机电系统设备的供电。从频率角度出发,介绍了单谐振频率、宽频式、频率可调式三种不同频带宽度的振动能量收集器,并系统介绍了上述结构优缺点、国内外现状和发展趋势。其中,单谐振频率能量收集结构最为简单,研究较早,技术比较成熟。而宽频式和频率可调式由于更加符合外界环境振动条件,成为研究热点。