可行性报告书(科技发明制作类)

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1、环境能量采集系统中微弱电能收集技术研究可行性报告一、项目背景及意义就国内外研究现状而言，以压电陶瓷为换能媒介的环境能量收集技术正处于开发探索阶段，它涉及机械、材料、电子等诸多学科，目前环境能量收集系统的设计和优化述主要依靠实验和经验，仍有大量的理论和试验研究需要解决。在理论研究方而，环境能量理论模型对于研究环境能量收集系统的发电特性、性能预测以及优化设计等方面都具有指导性作用。目前构建环境能量收集系统的数学模型主要通过两种方法：一种是基于忽略内部电场的正压电方程，推导压电晶体开路电压的数学表达式，这种方法简便,但是由于这种方法忽略了压电晶体内部的电场对能量转化效

2、率的影响，导致得岀的表达式不能准确的反应环境能量收集系统的发电特性。另外一种建模方法是用各种电学元件模拟压电转化及力学传动过程中的各种阻尼，把压电材料的机械部分和电学部分分别等效成电路，用一个等效变换器模拟压电晶体的机电藕合过程，从而把机械部分和电学部分的等效电路联系起来建立模型，再通过求解这个电路模型推导环境能量收集系统的输岀参数数学表达式。这种建模方法巧妙，也比较准确，但建模过程中各等效电了元件的参数需根据实验进行推算，建模过程工作量太大。因此，环境能量收集系统的研究迫切需要一种新的建模方法。在环境能量收集系统的设计方面，已经明确压电晶体的长度伸缩模式和纵向

3、伸缩模式具有较好的发电能力，但还没有对这两种效应的发电能力进行严格的比较。另外外部激励对压电发电能力同样具冇很大的影响，因此力传递部件的设计的重要性尤为突出。综上描述，可知环境能量收集系统的性能提升迫切需要新结构、新形式的力传递机构。风压发电方面，美国德克萨斯州大学的电子工程师沙善克普里亚发明了一种可以为无线网络供电的袖珍风车。这种风车周长大约为10厘米,它附在一个旋转凸轮上，当凸轮旋转时可使一系列压电晶体不断仲缩。压电材料当被挤压或伸展时便会产生电能。时速为16公里的微风便可以产生7.5毫瓦的持续电能，这足以保证一个电子传感器的运转，可以为完整的无线传感器网络

4、供电。二、项目主要技术内容研究和实验的目的：木项目主要研究微弱电能收集技术，实现环境能量收集系统中的微弱电能的收集，使环境能量收集系统具有工程实用价值。研究内容：压电材料具有的正压电效应可使其作为环境能量收集的载体，利用压电材料收集环境屮的风能，将其转化成电能，用于替代电池为微电子产品供电。压电材料的这种口供电能力目前已成为材料和电了领域的一个新兴研究方向，引起了人们的广泛关注。用压电振子（压电陶瓷和金属基板粘贴而成）制作的环境能量收集系统具有结构简单、体积小、无污染、成本低、小型化等优点，但由于压电振子在受到外部激励后产生的电压较高而电流很小，无法直接为电负载

5、供电。微弱电能由于其自身电流、电压都小，不能被直接存储，如果借助外部能源对其进行放大后进行存储，则电路本身消耗的电能将大于最终存储的电能，这种存储也就没有意义了。木项目拟研究微弱电能收集技术，设计并制作高效率微弱电能收集装置。三、项口预期目标主要技术指标：Cd型铁芯1.6cm*3.2cm*8.Ocm每伏绕线8.7匝原副边匝数比:10:1应用前景：本项目拟设计一种集电器來收集风压发电装置中的众多压电片各自产生的微弱电能。这种集电器实际上是一种包含多个原绕组和一个副绕组的特种变压器。每个原绕组接一片压电片的输出，并使各原绕组分别接收的各片压电片的电能以磁场能量的形式

6、集中存储于集电器铁芯中，再经电磁感应从集电器的副绕组输出。这样，集电器副绕组集中了多片压电片的电能输出，再经电能集中处理电路二次收集处理，为城市路灯等室外小功率负载供电。自主知识产权情况：项目完成后，将申报实用新型专利。四、项目实施方案及计划进度安排2016年3月-4月进行资料整理搜集，学习和研究相关专业知识；2016年5月-8月研制微弱电能收集装置样机；2016年9月-10月进行装置测试，并进行升级改造，申报专利；2016年11月汇总作品信息，完成结题报告。五、经费预算经费预算（单位：元）：1000设备费材料费资料费其他合计300200100100700