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Anwendung von Leistungsverstärkern bei der Modellierung von piezoelektrischen Schwingungsenergiekollektoren

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Name des Experiments：Modellierung und experimentelle Studie eines vertikal beweglichen magnetischen piezoelektrischen Vibrationsenergiekollektors Forschungsrichtung：zur Verbesserung der Leistung eines einseitig auskragenden piezoelektrischen Energiekollektors

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Name des Experiments：Modellierung und experimentelle Untersuchung eines vertikal beweglichen magnetischen piezoelektrischen Schwingungsenergiekollektors

Forschungsrichtung：zur Verbesserung der Leistung eines einseitig auskragenden piezoelektrischen Energiekollektors

Inhalt des Experiments：

Um die Leistung eines einseitig auskragenden piezoelektrischen Energiekollektors zu verbessern, wurde ein vertikal beweglicher magnetischer piezoelektrischer Vibrationsenergiekollektor entwickelt. Ein piezoelektrisches Kopplungsmodell mit pauschalen Parametern wurde für die Struktur erstellt und eine numerische Simulation durchgeführt. Eine experimentelle Plattform wurde gebaut, um die Leistung der Struktur zu bewerten.

Prüfeinrichtung：

oszilloskop, Energiesammelschaltung, Signalgenerator, ATA-3080 Leistungsverstärker, elektromagnetischer Schwingungserreger, Beschleunigungsmesser usw.

Experimenteller Prozess：

Der Anregungsteil der Versuchsplattform besteht aus einem Funktionsgenerator, einem Leistungsverstärker und einem elektromagnetischen Schwingungserreger. Der Messteil besteht aus einer Beschleunigungsmessung und einer Energiemessfunktion. Die Beschleunigungsmessung wird durch den Beschleunigungsmesser und das zusätzliche Signalaufbereitungsgerät ergänzt. Der Beschleunigungsmesser ist auf der Acrylbasis befestigt, um die Beschleunigung der Erregung zu kalibrieren und zu messen.

die piezoelektrischen Materialien sind über Drähte mit einem Energiesammelkreis verbunden, und Widerstände werden dem Kreis als Last hinzugefügt, um die Prüfung der Leistung der Energiesammelvorrichtung zu erleichtern. Beide Enden der Last und der Ausgang des IEPE-Beschleunigungssensors sind direkt mit dem Oszilloskop verbunden und zeichnen die Ausgangsspannung und die Beschleunigung des Systems direkt auf.

Experimentelles Ergebnis：

1. Das niederfrequente Abstoßungs- und das MIMo-Anziehungsmodell zeigen Mimo-Breitbandcharakteristiken, während das hochfrequente Abstoßungs- und das niederfrequente Anziehungsmodell Doppelspitzencharakteristiken aufweisen und das niederfrequente Abstoßungsmodell einfacher anzuwenden ist.

2. Das Modell mit pauschalen Parametern kann die strukturellen Eigenschaften innerhalb des akzeptablen Fehlerbereichs effektiv vorhersagen, und der Vorhersagefehler der Amplitude beträgt weniger als 7 %, was für das Design und die Parameteroptimierung von VMM-PVEH verwendet werden kann.

3. Es gibt optimale Magnetabstandswerte bei verschiedenen magnetischen Induktionsstärken. Mit zunehmender magnetischer Induktionsstärke werden die optimalen Abstandswerte größer, und die Spitzenwerte unter jedem optimalen Wert sind annähernd gleich.

4. Mit den optimierten Parametern können die Spitzenleistung und die Bandbreite des Systems um 42,7 % bzw. 40,6 % erhöht werden.