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气流致声压电发电机根据压电效应,具有结构简单、体积小、能量高的特点,是一种新型环保可再生引信用物理电源。本文在前期气流致声激励振动源的关键技术研究基础上,进一步开展能量采集与存储技术研究,设计无源型同步开关控制采集与储能电路。通过系统分析和试验验证,完成原理样机,为下一步产品化提供技术支持。在对国内外相关压电发电结构与能量采集电路研究成果的综合分析基础上,明确了研究关键问题,从提高负载接收功率、减少接口电路功耗着手,重点研究能量采集与储存关键技术。分析了外部气流扰动诱发的流体动力声源激励机理,分别叙述了进气道和喷嘴-共振腔结构的内流场特性和声学特性。指出这种新型的气流致声压电发电机输出交流电具有良好稳定性。提出了适用于气流致声压电发电机的脉冲激励式压电换能同步采集方法。仿真分析了同步电荷采集(SCE)电路、基于电感的并联同步开关电荷采集(P-SSHI)电路、基于电感的串联同步开关电荷采集(S-SSHI)电路等负载电阻对换能器输出电压和负载接收功率的影响。通过对比得出结果:外接SCE电路,可以提高压电换能器输出电压,负载接收功率恒定;外接S-SSHI电路,适用于低匹配负载情况;外接P-SSHI电路适合高匹配负载情况。研究了气流致声压电发电机开关控制式电荷同步采集控制技术,设计了改进S-SSHI和改进P-SSHI两种开关控制信号。两种开关控制技术的负载最大接收功率高于40mW,是标准能量采集技术的4倍以上;改进S-SSHI开关控制技术的换能器输出电压响应稳定时间最快,能够满足引信应用的快速性要求。进行了能量储存控制设计。根据电容值影响电压响应稳定时间和负载电压纹波,而不影响负载电压稳定值的特性,设计了一种适应不同储能电容电压响应的电子式速度开关。模拟试验结果表明,电容值越大,纹波误差越小,而响应稳定时间越长,用户可根据使用要求选择开关。搭建空压机吹风试验系统,对测试信号进行分析。结果表明,换能器输出电压信号频率与激励声压信号频率一致,符合理论推导结果;压电换能器输出电压与负载接收功率与模拟分析结果一致。