高等学校科技创新工程重大项目(708072)
- 作品数：12 被引量：97H指数：6
- 相关作者：贺学锋温志渝杜志刚印显方张闯更多>>
- 相关机构：重庆大学中国电子科技集团第二十四研究所清华大学更多>>
- 发文基金：高等学校科技创新工程重大项目国家自然科学基金国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：电气工程电子电信建筑科学理学更多>>
- 悬臂梁式压电发电机自主控制快速充电电路设计被引量：1
- 2012年
- 针对悬臂梁式压电发电机为储能电路充电速度慢的问题,提出了一种自主控制快速充电思想。通过分析悬臂梁式压电发电机以超级电容器为负载时的输出特性,采用MATLAB/Simulink仿真得出超级电容器充电最快的时段,设计出以微功耗单片机ATmega168为控制核心的自主控制快速充电电路。实验证明,该电路充电储能比传统的快3倍以上,实现了微型发电机应用中快速充电和自主控制功能,满足了连续振动中微功耗电子器件、传感器及间歇式大功耗电路的要求。
- 廖海洋林树靖温志渝
- 关键词：压电发电机超级电容器
- 基于压电振动能采集器的无线频率检测节点被引量：7
- 2014年
- 振动频率检测在旋转机械运行状态监测和大型建筑物结构健康监测等领域具有重要应用,为了实现振动频率检测节点的自供能,该文设计了基于压电振动能采集器的无线振动频率检测节点,该节点由两个压电振动能采集器、电源管理电路和无线测频电路组成。利用LTC3588-1和LT3009芯片组成的电源管理电路,将采集器一输出的交流电压整流稳压转换为直流电压为节点供电,采用低功耗微控制器MSP430F149对采集器二的输出电压进行处理得到环境振动频率,进一步利用无线收发芯片nRF24L01实现信号的发送。振动台实验表明,在加速度幅值为1 g(g=9.8m/s2),振动频率为53Hz时,该节点可每隔120s无线发送环境的振动频率。
- 程耀庆张闯贺学锋祝由李思宇
- 关键词：压电振动无线传感节点频率检测
- SU-8胶制备三维微电极结构研究被引量：4
- 2011年
- 为了增大MEMS超级电容器电极结构的表面积,提高MEMS超级电容器的电荷存储能力,研究了利用SU-8胶制备高深宽比三维电极微结构。经过基片清洗、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影、坚膜等过程,制备了深宽比为6的微结构。分析讨论了微结构制备过程中基底洁净度和升降温速度及曝光、显影时间等因素对结构制备的影响。实验结果表明,用SU-8胶制备高深宽三维电极微结构,能在相同底面积的基础上有效增加电极结构的表面积,提高单位底面积的电容器储能密度。
- 文春明尤政温志渝王晓峰陈李
- 关键词：SU-8光刻胶高深宽比超级电容器MEMS
- 带谐振腔的微型压电风能采集器被引量：11
- 2012年
- 为了提高基于风致振动机理的微型风能采集器在低速风作用下的输出功率,提出一种带谐振腔的微型压电风能采集器结构,该采集器由谐振腔和振动梁构成,振动梁由压电梁和柔性梁组成。谐振腔可以改变振动梁附近的流场分布,扩大作用于振动梁的动风载荷,从而提高了采集器在低速风作用下的输出功率。实验分析了风速、压电梁长度和柔性梁长度对采集器输出性能的影响。当谐振腔尺寸为64 mm×22 mm×14 mm,振动梁长度和宽度分别为38 mm和6.4 mm时,微型风能采集器在17 m/s风载荷作用下的最大输出功率达到1.28 mW。
- 杜志刚贺学锋
- 关键词：压电风致振动谐振腔
- 宽带低频振动能采集器驱动的无线传感节点
- 2016年
- 提出一种自供能的无线温湿度传感节点,其主要由振动能采集器、电源管理电路、微控制器、温湿度传感器和无线收发模块构成,无线传感节点由一个带滚珠的低频宽带振动能采集器供电。当加速度的幅值频率分别为9.8 m/s2和18.4 Hz,负载为140 k?时,采集器一根压电梁的输出功率为0.51 m W,半功率带宽为17.8%或3.8 Hz。电源管理电路包括LTC3588-1芯片、LT3009芯片和一个2 200μF的电容,微控制器采用低功耗MSP430F149单片机,无线收发模块采用n RF24L01。实验结果表明,当外界环境振动加速度幅值为1 g,频率从5 Hz增加到18 Hz时,该节点均可正常测量并发送环境的温湿度信息,只是时间间隔由848 s缩短为60.2 s。采集器的宽带低频特征使该无线传感节点可应用于多种环境。
- 贺学锋李思宇张闯齐睿
- 关键词：宽频带低频振动无线传感节点
- 风致振动能量采集器驱动的无线风速传感器被引量：13
- 2017年
- 针对气象观测、煤矿/隧道/通风管道运行状况监测等的需求,设计了一个由带谐振腔的风能采集器供电的无线风速传感器,该无线传感器包括两个带谐振腔的风能采集器,其中一个用于风能采集,另一个用于风速测量。当风速在特定区间变化时,采集器将发生强烈振动,将风能转换为电能。由于采集器的振动频率随风速单调递减,因此在建立采集器振动频率与风速的关系后,通过测量振动频率就可以实现对风速的测量。实验结果表明,自供能无线风速传感器在8.5~12.1m/s风速范围内可以正常工作,灵敏度为1.45Hz·s/m,当风速为12.1m/s时,自供能无线风速传感器每隔30s可以测量并发送一次风速信息,基本可以满足通风管道运行状况监测的要求。
- 贺学锋齐睿程耀庆张闯尚正国杨晓康
- 关键词：风致振动无线传感风速计
- 带质量块的微型压电式风能采集器研究被引量：8
- 2011年
- 基于风致振动机理的微型风能采集器可以将风能转换为电能,在无线传感等领域具有广阔应用前景。漩涡脱落频率与风速成正比,当漩涡脱落频率与微型风能采集器固有频率接近时,采集器有较高输出功率,因此为了在低风速环境应用风能采集器,需要降低其固有频率。引入质量块可以降低微型压电式风能采集器的固有频率,使其在较低风速下产生较高输出功率。为了预测带质量块的微型悬臂梁压电式风能采集器的固有频率,基于集总参数建模方法得到了固有频率解析表达式。实验结果表明,对于所制作的风能采集器原理样机,质量块的引入使其临界风速由17.2 m/s降低为13.5 m/s。
- 贺学锋李江赵兴强温志渝王晓兰
- 关键词：风致振动压电
- 悬臂梁压电振动能采集器的集总参数模型和实验验证被引量：6
- 2012年
- 压电振动能采集器是无线传感节点的一种理想电源,近年来受到广泛关注.考虑质量块和逆压电效应影响,建立了在基础激励作用下的悬臂梁压电振动能采集器的集总参数运动微分方程,得到了采集器固有频率的解析表达式.引入了2个反映压电层连接方式的常数,建立了对单压电层、双压电层并联和双压电层串联的悬臂梁压电振动能采集器均适用的耦合电路方程.求解以上方程,得到了简谐基础激励下的输出电压表达式.实验结果表明,固有频率和输出电压表达式的相对误差分别小于10%和20%.
- 贺学锋印显方杜志刚刘兴
- 关键词：振动压电悬臂梁
- 悬臂梁式压电振动能采集器的建模及实验验证被引量：35
- 2011年
- 为了根据环境振动和电学负载的特点对悬臂梁式微型压电振动能采集器进行优化,本文考虑质量块质心与悬臂梁末端的位置差异,建立了在基础激励作用下采集器的运动微分方程和边界条件。通过引入常数,建立了对单压电层、双压电层并联和双压电层串联的3个悬臂梁式微型压电振动能采集器均适用的耦合电路方程,得到了采集器固有频率和振型的表达式,推导了简谐基础激励和任意基础激励作用下的输出电压表达式。实验结果显示,对于3个振动能采集器样机而言,以上固有频率和输出电压表达式的相对误差分别小于10%和20%,表明该模型基本满足微型压电振动能采集器优化设计的要求。
- 贺学锋杜志刚赵兴强温志渝印显方
- 关键词：悬臂梁
- 一种提高薄膜体声波谐振器质量分辨率的主动控制方法
- 2011年
- 低浓度小分子检测对基于薄膜体声波谐振器的传感器的分辨率提出了较高要求,针对以上需求,提出一种提高薄膜体声波传感器分辨率的主动控制方法,即在谐振器的驱动电压上叠加一个反馈电压,该反馈电压是对通过谐振器的电流施加一个常数增益和一个常数相位差得到.反馈电压产生的声能部分地补偿了材料阻尼和声音散射引起的声能损失,进而提高了薄膜体声波传感器的品质因子和质量分辨率.忽略电极影响,基于连续介质理论得到了具有主动控制功能的薄膜体声波传感器阻抗的显式表达式.数值仿真结果表明,薄膜体声波传感器的阻抗强烈依赖于反馈电压相对于电流的增益和相位差,当采用适当的增益和相位差时,传感器的质量分辨率可以大幅提高.以上主动控制方法对提高石英晶体微天平的分辨率同样有效.
- 贺学锋刘兴印显方温志渝陈可万
- 关键词：薄膜体声波谐振器传感器阻抗分辨率
