【摘 要】
：
基于风致振动机理的风能采集器以其结构简单、易于小型化、成本低廉等优点为无线传感节点的能量供应提供了新的解决方案,但是当前大多数对基于风致振动机理的风能采集器的研究仅着眼于对单一风向下采集器的输出响应的研究,仅对单一风向敏感的风能采集器难以适应风向、风速多变的自然环境。并且暴露于空气中的机电转换单元易受到恶劣环境条件的影响,所以研制出具有多风向兼容性和高环境适应性的风能采集器具有重要意义。本文提出了
论文部分内容阅读
基于风致振动机理的风能采集器以其结构简单、易于小型化、成本低廉等优点为无线传感节点的能量供应提供了新的解决方案,但是当前大多数对基于风致振动机理的风能采集器的研究仅着眼于对单一风向下采集器的输出响应的研究,仅对单一风向敏感的风能采集器难以适应风向、风速多变的自然环境。并且暴露于空气中的机电转换单元易受到恶劣环境条件的影响,所以研制出具有多风向兼容性和高环境适应性的风能采集器具有重要意义。本文提出了一种带有保护结构的多方向压电风能采集器,对传统风能采集器中的钝体结构进行了改进。通过将机电转换单元安装于钝体外壳内,使钝体在捕获风能的同时保护内部机电转换单元免受雨雪、风沙等恶劣气象条件的破坏,提高了采集器的可靠性。为了实现多方向风能采集,提出了一种包含三根弧形压电复合梁和半封闭外壳的风能采集器新结构,该采集器可以在多个风向下产生电学响应。本文的主要工作包括:（1）设计了一种带有三个弧形压电复合梁和半封闭外壳的多方向压电风能采集器结构;（2）初步建立了多方向压电风能采集器的机-电耦合模型,并利用ANSYS软件对采集器进行数值仿真,分析了不同方向的刚度特性,通过流固耦合仿真,对多种形状的钝体外壳的气动特性进行了分析;（3）利用瑞利阻尼得到了压电风能/振动能采集器的钝体/质量块质量变化与采集器阻尼系数之间的关系,并将其引入压电风能采集的起振风速预测模型和压电振动能采集器的输出电压预测模型中,提高了对压电风能/振动能采集器进行质量优化计算时的准确度;（4）制作了多风向风能采集器样机并进行了实验测试,实验表明带有光滑圆柱钝体的风能采集器的风向适应性最好,但最大输出功率仅为12.2μW,采用带有翼板钝体的采集器仅在特定风向下具有较大的电学输出,其中带有四个翼板钝体的采集器具有最大的电学输出响应,其最大输出功率约为352μW。同时通过减小钝体质量实现了采集器起振风速的降低和输出电压的提高;（5）针对采集器的输出特性,设计了适用于多方向压电风能采集器的电源管理电路以及无线温湿度传感节点,并组成了自供能无线传感节点,采集器可以保证无线传感节点的正常工作。
其他文献
巷道支护是煤矿开采永恒的主题之一,随着巷道支护技术的提高,特别是高强度、超高强度锚杆的大范围应用,煤矿巷道因为支护失效而发生冒顶事故逐渐减少,但是对于西南地区,煤矿顶板事故仍然屡屡发生,冒顶事故数占煤矿事故总数超过60%,远超过全国44.41%的平均,究其原因,西南地区煤矿顶板基本都具有层理多且单层厚度薄的特点,在影响巷道围岩稳定性范围内,往往分布着5～10个,甚至十多个煤岩层。随着矿井开采深度的
氢能作为有前景的二次能源可通过电解水技术获得。电解水反应由阴极析氢反应（HER）和阳极析氧反应（OER）组成。相比于HER,OER历程更复杂、能耗更高,获得了研究者的更多关注。OER催化剂中,Ir O2、Ru O2等贵金属化合物具有较高的催化活性,但其储量有限、价格高昂,因此镍、铁等非贵金属催化剂相关研究成为当前研究热点和难点。但目前非贵金属电催化剂的制备方法往往步骤多、条件苛刻,难以实现低成本宏
输电线路覆冰是影响电网安全运行的重要问题之一,现有监测手段虽一定程度上实现了对输电线路覆冰的有效测量,但仍缺乏一种能够在恶劣环境下实现输电线路覆冰长期稳定监测的方法,因此覆冰精确监测对电网冰灾防治工作具有重要意义。弧垂作为导线覆冰后一明显变化量,可用于远程在线覆冰监测,因此,本文以现有弧垂-温度输电线路覆冰监测方法为基础,考虑了风荷载、不同覆冰形貌及覆冰分布特征对导线构型的影响,建立了不同冰形均匀
近年来,深度神经网络的出现促进了人工智能技术的发展,视觉感知系统作为许多智能应用的基础在安防监控、自动驾驶和智能机器人等领域发挥着重要的作用。当前的视觉感知系统大多以可见光摄像头为基础,模拟人眼赋予智能设备感知周边环境的能力,随着应用场景的日趋复杂,单纯基于可见光传感器的视觉感知系统性能受光照变化的影响,已经无法满足实际应用的需要。如何提升视觉感知系统在复杂环境下的目标识别与测量性能,确保其全天候
作为飞机最重要的部件之一,航空发动机一旦发生故障,将直接影响飞行安全,造成经济损失甚至危及人员生命安全。然而,航空发动机又多处于高温、高压、高负荷等恶劣工况条件下长时间运行,因此,针对航空发动机故障预测与健康管理进行研究,对于保障发动机运行安全可靠,降低维修成本具有重要的意义。本文采用数据驱动的方法,以状态监测参数为基础,针对航空发动机性能衰退研究中的健康指标（HI）构建与剩余使用寿命（RUL）预
MAX相是一种三元过渡金属碳氮化物,由于其独特的金属间共价键组合,使其兼具有金属和陶瓷的优异性能。同时MAX相也是二维MXene材料制备的前驱体,由于其具有类石墨烯的层状结构且表面键连丰富的官能团,在储能和催化等领域得到广泛研究和应用。当前,MAX相的制备方法大多使用纯金属在高温高压下烧结制得MAX相块体,经球磨得到MAX相粉末,制备流程长,成本高且产物纯度低。本文从熔盐电解制备Cr2AlC出发,
水环境中重金属离子污染对自然环境和人类健康都有很大的危害,因此,快速准确地检测出重金属离子是非常重要的。荧光检测技术由于具有操作简单、灵敏度高、选择性好和实时性等优点,使它在金属离子分析中的地位越来越突出。论文将新型纳米探针、荧光检测技术和微流控芯片分析技术有机结合,开展水质中不同重金属离子的高效荧光检测及多参数同步测试研究。相关研究在重金属离子检测、生化传感分析、环境监测、食品安全监测等领域具有
在工业生产、交通运输等领域,设备在运行时会产生大量的振动信号,对振动信号加以采集和分析实现对设备的状态监测,对于提高生产效率、减少安全事故有重大意义。但基于振动信号的检测方法很难发现设备在长期工作和运行下产生的裂缝裂纹扩张等早期故障,而声发射技术对材料形变的敏感弥补了振动检测的缺陷。本研究针对单一振动信号或声发射信号检测的不足,结合振动检测和声发射检测,设计了复合型振动声发射信号采集系统。主要包括
随着汽车行业朝着智能化、网联化、电动化的方向发展,汽车上装载了越来越多的电子设备,车内复杂的电气结构导致车辆电磁兼容故障诊断的难度增加。以往对于电磁兼容的故障诊断主要依赖于人工经验,排查过程费时费力。随着机器学习理论的逐步完善,基于学习机制的电磁兼容故障诊断方法应运而生。然而,由于样本容量不足,现有算法受到限制,智能故障诊断模型的效果并不理想。因而,如何有效地解决样本容量不足问题,采用更为合适和高
面对日益激烈的市场竞争和复杂多变的市场环境,通过提高生产率来进行成本控制以提升市场竞争力已成为各企业抢占市场的重点之一,对快速消费品企业而言也是如此。快速消费品行业内产品同质化程度高、品牌竞争激烈,快消品企业想要脱颖而出,如何在更短的时间内生产出更多符合质量要求且相对低成本的产品就成为企业所需要解决的关键问题之一,而这一问题正与供应链中的生产制造环节息息相关。在此背景下,本文基于精益生产理论对快速