设计和实验研究的压电振动能量收割器与可变的斜率光束
Tianbing Ma1,2, Yuqing Ouyang2, Fei Du2
1State Key Laboratory of Digital and Intelligent Technology for Unmanned Coal Mining, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China.
The Review of scientific instruments
|March 17, 2025
概括
本研究介绍了一种新的压电振动能量收割器,用于道路头部,解决恶劣环境中的电力供应挑战. 该设备有效地为无线传感节点提供动力,增强地下机械健康监测.
科学领域:
- 机械工程 机械工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 收集能源 收集能源
背景情况:
- 道路头部的有线传感设备在复杂的地下条件下面临电力供应和更换困难.
- 道路头部存在的强烈工作振动是一种未充分利用的能源.
研究的目的:
- 通过收集振动能量,为道路头部开发一种自动供电的无线传感系统.
- 设计和验证一个适合路头运行频率的压电振动能量采集器.
主要方法:
- 利用压电材料创建了一个可变距离的光束能量收割机.
- 进行理论分析,模拟和对收割机性能进行实验验证.
- 测试了能源收割机为无线传感节点供电的能力.
主要成果:
- 阵列能量收割器在13-15 Hz和70 kΩ负载下显示出最佳的输出电压.
- 实现了5.6mW的输出功率,证实了其为低功率加速传感节点提供电力的能力.
- 经过验证的高能量采集效率和适合道路头部振动特性.
结论:
- 拟议的压电振动能量收割器有效地解决了道路头部传感设备的电源供应限制.
- 这项技术提供了一种可行的解决方案,用于可靠的,低维护的地下道路头部健康监测.
- 开发的能量采集系统显著提高了道路头部作业监测的实用性和效率.
