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功率放大器在压电振动能量收集器建模中的应用


  来源: 安泰电子 时间:2021-01-08 编辑:仪器仪表WXF
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实验名称:

  垂向动磁式压电振动能量收集器建模及实验研究

  研究方向:为了改善单悬臂梁压电能量收集器的性能


实验内容:

    为了改善单悬臂梁压电能量收集器的性能,设计了一种垂向动磁式压电振动能量收集结构。针对该结构建立了集总参数压电耦合模型并进行数值仿真,同时搭建实验平台对结构性能进行评价。

   测试设备:示波器、能量收集电路、信号发生器、ATA-3080功率放大器、电磁激振器、加速度计等。


实验过程:


   实验平台的激励部分是由函数发生器、功率放大器和电磁激振器组成,实验中通过函数发生器调节频率进行向上扫频测试。测量部分由加速度测量及能量测量功能组成,加速度测量由加速度计及附加的信号调理器完成,加速度计固定在亚克力底座上,以对激励的加速度进行标定与测量。


实验设计


    压电材料通过导线与能量收集电路连接,电路中加入电阻作为负载,以方便对能量收集装置的性能进行测试。负载两端及IEPE加速度传感器的输出均直接接入示波器,直接记录系统输出电压及加速度情况。


实验结果:

    (1)低频排斥与咼频吸引模式呈现咼峰宽频带特性,高频排斥与低频吸引呈现了双峰值特性,低频排斥模式更易于应用。


不同负载下的电压和功率曲线

不同负载下的电压和功率曲线


    (2)集总参数模型在可接受误差范围以内可以有效预测结构性质,幅值的预测误差小于7%,可以用于VMM-PVEH的设计与参数优化。


实验效果


    (3)在不同的磁感应强度下均存在最优的磁铁距离值,随着磁感应强度的增大,最优距离值变大,各最优值下的峰值近似。



    (4)在本文所述的最优化参数条件下,系统峰值功率可提高42.7%,带宽可提高40. 6%。



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关键词:功率放大器 压电振动能量收集器 建模    浏览量:641

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