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自供电磁流变减振器设计及实验研究

南京理工大学学报 2012年第5期36卷 785-790页

作者：蒋学争王炅南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

针对目前磁流变减振器需要外部电能输入的问题,该文利用压电振动能量捕获技术设计了一种无需外部电能输入的自供电磁流变减振器。论述了该自供电磁流变减振器的结构及其压电能量捕获理论模型,设计加工了自供电磁流变减振器的器件原型,... 详细信息

针对目前磁流变减振器需要外部电能输入的问题,该文利用压电振动能量捕获技术设计了一种无需外部电能输入的自供电磁流变减振器。论述了该自供电磁流变减振器的结构及其压电能量捕获理论模型,设计加工了自供电磁流变减振器的器件原型,并在实验台架上对其进行实验验证。结果表明:在外界振动作用下,该自供电磁流变减振器可以在无需外界电能输入的条件下改变阻尼特性,实现磁流变减振器的自供电功能。

关键词：自供电磁流变减振器能量捕获压电振动控制

磁铁间距对双稳态压电悬臂梁俘能器输出特性的影响研究

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机械与电子 2022年第10期40卷 8-14页

作者：韩飞燕付璇卢竹青豆卫涛西安航空职业技术学院航空制造工程学院陕西西安710089 今创集团股份有限公司江苏常州213012 西部超导材料科技股份有限公司陕西西安710018

建立了双稳态压电悬臂梁俘能器的机电耦合动力学方程,基于磁偶极子模型进行了2个磁铁间磁力的计算,根据静态平衡点分析得到了系统发生双稳态运动时的磁铁间距范围。数值仿真分析了环境激励源振动频率发生变化时磁铁间距变化对系统平均... 详细信息

建立了双稳态压电悬臂梁俘能器的机电耦合动力学方程,基于磁偶极子模型进行了2个磁铁间磁力的计算,根据静态平衡点分析得到了系统发生双稳态运动时的磁铁间距范围。数值仿真分析了环境激励源振动频率发生变化时磁铁间距变化对系统平均输出功率的影响规律,设计制作了磁铁间距可调的双稳态压电悬臂梁俘能装置,并进行了环境激励频率变化条件下的压电悬臂梁振动能量捕获实验。实验结果与仿真分析具有较好的一致性,为提高双稳态压电悬臂梁俘能器的发电性能提供了一种有效途径。

关键词：双稳态能量捕获磁铁间距功率

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近场通信防冲突过程位同步算法的设计

电子设计工程 2022年第10期30卷 124-128页

作者：曾素馨肖时茂中国科学院微电子研究所智能感知研发中心北京100029 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 南京中科微电子有限公司江苏南京210018

在近场通信技术(NearFieldCommunication,NFC)的应用中,防冲突是每次通信前必不可少的过程。由于NFCTypeA使用面向比特的防冲突帧,如何在读卡器端正确实现位同步算法,从而进行解码判决是影响防冲突过程中信息传输质量的关键因素。同步... 详细信息

在近场通信技术(NearFieldCommunication,NFC)的应用中,防冲突是每次通信前必不可少的过程。由于NFCTypeA使用面向比特的防冲突帧,如何在读卡器端正确实现位同步算法,从而进行解码判决是影响防冲突过程中信息传输质量的关键因素。同步算法的性能容易受噪声、码间串扰(Inter-SymbolInterference,ISI)等的影响,因此提出一种NFCTypeA防冲突过程中新型读卡器端位同步器设计,采用匹配滤波捕获法,通过检测OOK(On-OffKeying)Manchester码序列的位平均能量,找到相关峰值,从而确定位同步时刻。通过0.18μm CMOS工艺流片实现设计,经测试,其可以快速、高效、低功耗地进行解码,与此同时能正确识别出冲突位,方便与防冲突算法进行集成。

关键词：防冲突位同步 OOK 匹配滤波能量捕获相关峰

一种智能电网中基于优先充电机制的节能汇聚路由方案

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计算机工程 2018年第8期44卷 285-290页

作者：谈玲南京信息工程大学计算机与软件学院南京210044

在具有射频能量捕获功能的无线传感器网络中,为有效传输数据并延长网络寿命,需要合理部署供能节点和捕能节点。为此,基于无线传感器网络技术,提出一种智能电网中具有能量捕获功能的数据传输方案,并设计一种具备优先充电机制的数据汇聚... 详细信息

在具有射频能量捕获功能的无线传感器网络中,为有效传输数据并延长网络寿命,需要合理部署供能节点和捕能节点。为此,基于无线传感器网络技术,提出一种智能电网中具有能量捕获功能的数据传输方案,并设计一种具备优先充电机制的数据汇聚树路由算法。在捕能节点周围设置至少一个供能节点,利用整型线性编码和最小权重捕获支撑树路由算法实现节能的数据传输,在最终构建的树中选择负载重的捕能节点,在网络运行中对其进行优先充电。仿真结果表明,该方案具有较小的算法复杂度,能在完成数据传输的同时有效延长网络寿命。

关键词：智能电网能量捕获汇聚路由无线传感器网络优先充电

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煤矿物联网研究现状及发展趋势

工矿自动化 2015年第5期41卷 1-5页

作者：丁恩杰赵志凯中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室江苏徐州221008

阐述了国内外煤矿物联网的一些概念及发展历史,分别从系统架构、感知层、传输层、应用层及工程应用方面总结了国内外煤矿物联网研究现状;指出目前煤矿物联网研究存在的主要问题为缺乏低功耗智能传感器及装置、矿井环境能量捕获技术、数... 详细信息

阐述了国内外煤矿物联网的一些概念及发展历史,分别从系统架构、感知层、传输层、应用层及工程应用方面总结了国内外煤矿物联网研究现状;指出目前煤矿物联网研究存在的主要问题为缺乏低功耗智能传感器及装置、矿井环境能量捕获技术、数据与网络安全方法、公共服务平台以及煤矿物联网相关标准;从嵌入式智能信息传感技术、基于大数据的矿山安全生产云服务平台、安全性方面探讨了煤矿物联网可能的发展方向。

关键词：煤矿物联网感知矿山智能传感器能量捕获云平台物联网安全

钛酸钡基无铅弛豫铁电陶瓷的强场电学性能研究

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钛酸钡基无铅弛豫铁电陶瓷的强场电学性能研究

作者：徐梦星广西大学

学位级别：硕士

BaTiO(BT)基陶瓷具备优秀的介电、能量储存、能量捕获和电卡制冷等性能,在传感器、储能电容器和固态制冷等领域有着潜在广泛的应用前景。本文采用传统固相反应法成功制备了铁酸铋(BiFeO3)掺杂的(1-x)(0.5Ba0.8Ca0.2TiO3-0.5BiMg0.5Ti0.5... 详细信息

BaTiO(BT)基陶瓷具备优秀的介电、能量储存、能量捕获和电卡制冷等性能,在传感器、储能电容器和固态制冷等领域有着潜在广泛的应用前景。本文采用传统固相反应法成功制备了铁酸铋(BiFeO3)掺杂的(1-x)(0.5Ba0.8Ca0.2TiO3-0.5BiMg0.5Ti0.5O3)-x(BiFeO3)(简写为(1-x)BCT-BMT-xBFO,x = 0.0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07))弛豫铁电陶瓷。系统研究了不同掺杂含量和时效时间对(1-x)BCT-BMT-xBFO陶瓷体系的微观结构、介电性能、铁电性能以及能量储存性能的影响。采用不同烧结工艺成功制备了 x(Ba0.9Ca0.1TiO3)-(1-x)(BaSn0.2Ti0.8O3)(简写为xBCT-(1-x)BST,x= 1.0,0.625,0.60,0.575,0.55,0.525,0.50,0.0)陶瓷。系统研究了不同成分点和烧结工艺对xBCT-(1-x)BST陶瓷的微观结构、能量捕获以及电卡性能的影响。结果表明:(1)BiFeO的加入并没有使(1-x)BCTBMT-xBFO陶瓷引入新相,样品均为正交相和四方相共存。当x≤0.04时,正交相逐渐减少,四方相逐渐增加;当x>0.04时,正交相逐渐增加,四方相逐渐减少;当外加电场为100 kV/cm时,BFO掺杂量为0.04时,陶瓷材料中获得的储能密度为0.58 J/cm3,具有最高的储能效率(80.8%),以及高的温度稳定性(130 K的温区范围内,储能效率大于91%);BiFeO掺杂含量的增加会导致(1-x)BCTBMT-xBFO陶瓷中大量氧空位的产生,经过时效处理,BFO掺杂量为0.06和0.07陶瓷中的氧空位大量减少,进一步提高了电场击穿强度,从而大大改善了能量储存性能。(2)两步烧结有利于细化xBCT-(1-x)BST陶瓷的晶粒尺寸,提高陶瓷的致密度,并进一步增强陶瓷的电场击穿强度;XRD分析表明xBCT-(1-x)BST陶瓷均位于三方相、正交相和四方相共存的准同型相界(MPB)附近;两步烧结有利于优化xBCT-(1-x)BST陶瓷的能量捕获性能;当外加电场为40 kV/cm时,组分为x = 0.625陶瓷获得最大的能量捕获值(WPEH～0.246 J/cm3)和电卡制冷温度(△T～0.66 K);低电场下,因缺陷偶极子的作用,一步烧结陶瓷的电卡制冷强度(△T/△E)优于两步烧结陶瓷的电卡制冷强度,组分为x = 0.575陶瓷获得最高的△T/△E(～0.022K·cm/kV)。

关键词：钛酸钡钙-钛酸铋镁钛锡酸钡钙能量储存能量捕获电卡制冷

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水面太阳辐射热能发电装置研究

水面太阳辐射热能发电装置研究

作者：卓清琪国防科学技术大学

学位级别：硕士

能量供应是水面分布式传感网络面临的重要问题。本文创新性地提出了水面低功耗无线传感器节点利用太阳辐射热能实现自供电的方法,研制了相应的发电装置。该装置采用半导体温差发电器(Thermoelectric Generator,TEG)将热能直接转换成电能... 详细信息

能量供应是水面分布式传感网络面临的重要问题。本文创新性地提出了水面低功耗无线传感器节点利用太阳辐射热能实现自供电的方法,研制了相应的发电装置。该装置采用半导体温差发电器(Thermoelectric Generator,TEG)将热能直接转换成电能,具有体积小、寿命长、无运动部件、可靠性高等优点,很适合于水面低功耗无线传感器节点的供能。论文主要研究内容和结论如下:1.建立了水面太阳辐射热能发电装置的传热模型。根据一维稳态传热的基本理论,建立了发电装置的集热部件、隔热部件、散热部件以及考虑热阻影响的TEG的传热模型。在此基础上,建立了发电装置的传热模型并对其展开了相应的分析,为发电装置的结构设计奠定了理论基础。2.设计并开发了一套TEG性能测试平台。该平台用电热板提供热源,用制冷器件和风扇组成的混合散热装置散热,具有结构紧凑、测量精度较高的特点,可满足对多个TEG串并联发电性能的测试要求。通过该平台完成了TEG发电性能的测试,为后续设计提供了实验基础。3.完成了发电装置的设计并研制了实验样机。分析了无线传感器节点的工作条件和能耗要求,完成了发电装置集热部件、隔热部件、散热部件等部件的结构设计,研制出了结构紧凑的实验样机;针对温差发电器输出特性,研究设计了电源管理单元,实现对低输入电压的高效处理,使发电装置的输出电压能够满足电子电路的工作电压要求。4.完成了实验样机的性能测试。测试结果表明:在冬天天气晴朗的条件下,该样机每天能够收集到6.7mAh的能量,能够满足水面低功耗无线传感器节点的工作能量需求。

关键词：半导体温差发电自供电能量捕获电源管理太阳辐射热能

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低流速潮流能捕能桨叶动力优化设计

低流速潮流能捕能桨叶动力优化设计

作者：徐震洲太原科技大学

学位级别：硕士

在20世纪,以石油为主的化石能源推动了人类社会文明的高速发展。但随着人口膨胀和对地球资源不加节制的过度开发,能源供应日益紧张。同时,大量化石能源的使用带来的环境污染问题也越来越严重。人类必须阻止问题的进一步恶化,推广绿色可... 详细信息

在20世纪,以石油为主的化石能源推动了人类社会文明的高速发展。但随着人口膨胀和对地球资源不加节制的过度开发,能源供应日益紧张。同时,大量化石能源的使用带来的环境污染问题也越来越严重。人类必须阻止问题的进一步恶化,推广绿色可再生能源的使用。在走可持续发展道路和发展低碳经济成为全球各国共识的今天,开发利用新能源成为新的经济增长点。而中国是一个人口众多,人均能源拥有量很低的国家。开发和利用新能源势在必行。高效利用潮流能发电能极大缓解人均能源不足的问题。在水平轴潮流能发电装置部件中,桨叶作为能量捕获的部分,其重要性不言而喻。桨叶的设计直接关系到装置的发电效率的高低。而我国沿海大部分水道的海水流速较低,优化在低流速条件下水平轴潮流能发电桨叶的设计势在必行。传统桨叶设计是直接套用风力发电装置,利用的是流体经过桨叶产生升力。翼型周围存在绕流,其外表面上的流体流速是不同的,致使下表面压力较上表面大,即产生一个方向垂直来流合速度的升力。而其分量即是所要捕获的动力。但用在低流速近海的条件下是行不通的。压差升力的大小与流速的平方成正比;随着来流速度的减小,使桨叶的捕能效率急剧下降。本文提出一种桨叶设计方法,不同于传统的按风力发电设计潮流能发电桨叶的方法。由于桨叶的作用,水流通过桨叶时速度会发生分解。使桨叶转动的作用来自于方向垂直于出流速度的海水对桨叶的冲击,基于叶素理论,分析桨叶受到的冲击力,建立动力学模型。在能量捕获效率最大的条件下,运用非线性优化方法求得桨叶设计参数,由此可得到桨叶外形。本文设计制作了两种潮流能发电桨叶,一种是按捕获冲击动力进行设计,另一种是按捕获压差动力进行设计,详细分析了两种桨叶的弦长与桨距角的差别,并且实际加工了两种桨叶。通过设计的桨叶测试系统进行试验,对优化后桨叶和未优化桨叶的实验数据进行分析对比,证明按捕获冲击动力进行设计的桨叶在低流速条件下能获得更大的功率。证明了此优化设计方法的可行性和有效性。

关键词：低流速能量捕获水平轴压差与冲击作用桨叶设计参数

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新能源微网下通信系统智能用电方法研究

新能源微网下通信系统智能用电方法研究

作者：吕亚波华北电力大学

学位级别：硕士

绿色通信是当前无线通信研究的热门课题,通过对绿色通信的研究,可有效降低电网能源消耗,提高资源的利用率,对当前及未来无线通信建设都具有重要意义。绿色通信研究范围十分广泛,本课题重点研究的是基于能量捕获技术的无线通信系统,通过... 详细信息

绿色通信是当前无线通信研究的热门课题,通过对绿色通信的研究,可有效降低电网能源消耗,提高资源的利用率,对当前及未来无线通信建设都具有重要意义。绿色通信研究范围十分广泛,本课题重点研究的是基于能量捕获技术的无线通信系统,通过有效的功率分配和能量合作算法,实现基站对能量的高效利用。本文首先对当前绿色通信及新能源微网的发展情况进行了调研。其次,调研了目前通信系统中的功率分配和能量合作现状,对通信系统现有的功率分配方法进行了分析。本文以最大化系统平均吞吐量为目标,研究了两个蜂窝基站,多个微蜂窝基站和大规模蜂窝基站场景下的功率分配和能量合作策略,具体研究内容为:(1)研究了两个能量捕获蜂窝基站的用电方法,提出了基于Nash Q学习的功率分配和能量合作策略,该算法不需要环境的完美信息。(2)研究了超密集网络下用户多关联和功率分配及能量合作策略,考虑了用户多关联的方式,将用户、基站和信道的关联问题建模为匹配过程,并且把基站及其信道视为一个匹配对象,将三个集合的匹配问题简化为两个集合的匹配,建立了用户的多关联模型。在功率分配阶段,将多个接入点的功率分配问题建模为动态博弈,并引入探索阶段的概念,基于学习理论的算法在探索阶段学习稳定的功率分配和能量合作策略。(3)研究了大规模蜂窝基站场景下的在线功率分配方法。超密集网络下微蜂窝基站数量趋于无穷多时,传统的分析方法由于维数灾难的存在变得不再可行。本文应用平均场理论建模通信系统中的干扰问题,采用平均场近似的方法将干扰解耦,并结合强化学习算法,提出了一种基于数据驱动的平均场博弈方程求解方法。最后,给出了以上三个研究内容的仿真结果,通过对仿真结果的分析可以得出,本文提出的算法能有效的提高系统吞吐量。

关键词：能量捕获绿色通信功率分配能量合作在线算法