超声波输能能量收集器的研究

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1、分类号-⋯⋯⋯⋯⋯⋯UDc-⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．密级⋯公⋯无⋯．舅毋庐夕擎硕士研究生学位论文超声波输能能量收集器的研究申请人：学号：培养单位：学科专业：研究方向：指导教师：完成日期：王鹏2111264电子工程学院微电子学与固体电子学传感器应用技术邱成军教授2014年3月30日中文摘要随着微电子技术的发展，微功耗电子设备在军事、民用等领域的应用逐渐成为国际科研的一个热点。比如在核设备的系统中、真空腔体内、气缸内等，由于环境的特殊性，导致无法对其内部的电子设备供电，从而影响电子设备的正常工作。压电材料具有力电耦合特性，超声波压电换能器正是利用此特性，将机械能(超声波)和电能之间进行能量转化，通

2、过超声波压电换能器在不同媒介中进行能量的传输，来解决上述供电难等问题。本论文设计了超声波输能能量收集系统。整个系统由发射和接收两部分组成，发射部分由超声波能量发生器和超声波发射换能器组成，接收部分由超声波接收换能器和能量收集器组成。利用超声波的穿透特性强、聚焦性好、传输能量高等特点，通过弹性固体耦合和空气耦合两种方法来进行输能，最终将收集到的能量存储在收集电路。实验利用超声波弹性固体力电耦合输能方式成功对密闭容器内的锂电池充电，最大传输功率达到264．17mW，传输效率为36％，完成了不需要导线的输能方式。关键词：超声波；超声波压电换能器；能量传输；能量收集AbstractWithth

3、edevelopmentofmicroelectronicstechnology,theapplicationsofmicroPowerelectronicdevicesgraduallybecomeahotspotoftheinternationalresearchinthefieldofmilitaryandcivilian．Duetotheparticularityoftheenvironment，suchasinthenucle甜eqmpmentsystem，vacuumchamber,cylinders，haveledtogreatdifficultlvinsupplying

4、powerforinternalelectronicequipmentandaffectedtllenonnalworkofelectronicequipment．Piezoelectricmaterialhasforceelectriccouplingch砌．acteristics．it1sultrasonicpiezoelectricthatUSeSthischaracteristictoconvertsmechanicalsignals(ultrasonic)intoelectricalsignals，makingultrasonicpiezoelectrictransducer

5、stransmit1ndlfferentmediainordertosolvetheproblemofpowersupply．Inthispaper，uJt。a80nictransmittingenergyandenergyharvestingsystemaredesigned．ThewholesyStemconsistsoftwoparts，transmissionandreception．ThelaunchpartiscomposedofuItrasonicenergygeneratorandultrasonictransmittingtransducer,andthereceiv

6、ingPart1Scomposedofultrasonicreceivingtransducerandenergycollector．ItoftenUSesthegoodperformancesofultrasonicsuchaspowerfulpenetration，goodfocusedandnl跏transmissionenergytodesigntwomethodsforenergytransmission，oneiselasticsolidcouplingandtheotherisaircouplingtocollectenergythatstoredinenergⅣharv

7、estingcircuit．Thisexperimentusesultrasonicelasticsolidforce．electriccouplingtransmittingenergymethodissucceedinsupplyingpowertothelithiumbattery,whichthemaximumtransmissionpowercanreach264．17mW,andtransmissionefficiencyis36％