面向农业机械的惯性摆式俘能器特性研究与试验验证

俘能器可以俘获农业机械振动产生的能量并供电传感器。该研究设计并制作了一种惯性摆式振动俘能器,以配重块质量、惯性摆半径、不同激励振幅为控制变量,以俘能器输出峰值电压为优化目标,研究了俘能器的能量俘获特性。试验结果表明:俘能器能量收集能力与正弦激励幅值和惯性摆半径正相关;当俘能器惯性摆半径R较小的情况下(R=30 mm),俘能器能量俘获能力与其配重块质量正相关;当俘能器惯性摆半径R较大的情况下(R=60 mm),俘能器能量俘获能力与其配重块质量无明显相关关系。惯性摆半径为30mm,且安装配重块(40g)的俘能器在实测农业机械振动谱激励下可产生4.2 V的峰值电压输出,验证了其能够为储能设备供电(>1 V)的可行性。整流后的俘能器能够带动传感器负载(驱动电压为1.5 V的温湿度计)正常工作,显示了其实用性。俘能器在牧草收割机不同安装位置下的性能试验表明其安装环境适应性好,可以安装在农业机械典型振动部位,如工作部件、底盘、悬架、驾驶室和储货仓。为了得到更优的能量俘获性能,应优先考虑安装在振动较强的部位。该研究可促进农业机械传感器和执行器的无源化进程,符合未来智能农机的发展需求。

摆式惯性传感器机械零偏测量方法研究

机械零偏的测量是摆式惯性传感器研制过程中的一个关键问题.本文基于电容检测技术,提出了一种测量摆式惯性传感器机械零偏的方法,并且对测量误差同重力等效弹性系数与摆式惯性传感器簧片弹性系数之比的关系进行了深入的讨论,得到了相对误差取决于这两个弹性系数之比的平方(属于二阶小量)的结论.这种方法操作简便,能够快速精确地测定摆式惯性传感器的机械零偏.