能量收集技術

能量收集技術全面論述了能量收集技術，內容共分19章，主要包括壓電能量收集技術、電磁能量收集技術、熱電能量收集技術、薄膜電池材料與技術、生物MEMS能量收集技術以及能量收集技術在結構健康監測、植入式醫療監測、有源射頻感測器及識別等方面的套用。

基本介紹

• 書名：能量收集技術
• ISBN：9787564126520, 7564126523
• 頁數：421頁
• 出版社：東南大學出版社
• 出版時間：第1版 (2011年2月1日)
• 開本：16

內容簡介

《能量收集技術》是目前國內外唯一敘述能量收集技術的專著。迅速發展的無線感測網在環境監測、結構健康監測、植入式醫療監測、汽車胎壓監測等方面有廣闊的套用前景，但是這些套用的主要瓶頸是自給能源，針對這種需求，《能量收集技術》全面論述了能量收集技術，內容共分19章，主要包括壓電能量收集技術、電磁能量收集技術、熱電能量收集技術、薄膜電池材料與技術、生物MEMS能量收集技術以及能量收集技術在結構健康監測、植入式醫療監測、有源射頻感測器及識別等方面的套用。《能量收集技術》由45名專家撰寫，內容豐富，參考文獻全面。適合於微機電系統(MEMS)、微電子、無線感測網、機械工程、儀器儀表等專業的科研工作者、高年級本科生、研究生和相關工程技術人員參考。

作者簡介

作者：（印度）沙山克·普里亞（S.Priya）（美國）丹尼爾·茵曼（D.J.Inman）譯者：黃見秋黃慶安

目錄

1 壓電能量收集技術

1.1 能量收集技術基礎

1.2 案例研究：壓電片粘合於長懸臂樑，懸臂樑末端帶有質量塊

1.3 壓電材料

1.3.1 壓電多晶陶瓷

1.3.2 壓電單晶材料

1.3.3 壓電和電致伸縮聚合物

1.3.4 壓電薄膜

1.4 壓電換能器

1.5 介觀一巨觀尺度的能量收集器

1.5.1 雷射微加工製備的機械能量收集器

1.5.2 使用壓電纖維的機械能量收集器

1.6 微型壓電發電器

1.6.1 壓電微懸臂樑

1.7 能量收集電路

1.8 提高能量收集器性能的方法

1.8.1 多模式能量收集

1.8.2 磁電複合物

1.8.3 自調諧

1.8.4 頻率泵浦

1.8.5 寬頻換能器

1.9 套用舉例

1.9.1 邊境安全檢測感測器

1.9.2 生物醫學套用

1.10 總結

參考文獻

2 懸臂樑式壓電能量收集器的機電模型

2.1 引言

2.2 集總參數模型的幅值修正

2.2.1 非耦合集總參數基座激勵模型

2.2.2 非耦合分布參數基座激勵模型

2.2.3 集總參數模型的修正因子

2.2.4 壓電耦合集總參數方程中的修正因子

2.3 耦合分布參數模型與封閉解

2.3.1 模型假設

2.3.2 數學基礎

2.3.3 壓電單晶片結構

2.3.4 壓電雙晶片結構

2.3.5 單模機電方程

2.3.6 實驗驗證

參考文獻

3 振動式壓電能量收集器的性能計算

3.1 引言

3.1.1 巨觀壓電發電器

3.1.2 微型壓電發電器

3.1.3 轉換效率和電致阻尼

3.1.4 能量存儲電路

3.2 方法

3.2.1 標準AC-DC收集電路

3.2.2 SSHI收集電路

3.3 結果

3.3.1 標準接口電路

3.3.2 SSHI接口電路

3.4 總結

參考文獻

4 壓電等效電路模型

4.1 基於模型的設計過程

4.1.1 壓電發電器的基本結構

4.2 壓電材料的線性本構方程

4.3 固定邊界條件下系統的壓電等效電路模型

4.3.1 準靜態特性

4.3.2 動態特性的單自由度模型

4.3.3 動態特性的多自由度模型

4.3.4 實驗參數確定

4.3.5 案例研究

4.4 解析法確定等效電路模型參數

4.4.1 解析法建立壓電雙晶片模型的一般步驟

4.4.2 利用解析模型確定壓電等效電路的模型參數

4.5 基座激勵壓電系統的等效電路模型

4.6 利用壓電等效電路模型對整個PEG系統進行分析

4.6.1 帶有負載電阻的壓電等效電路模型

4.6.2 最大輸出功率分析

4.6.3 基座激勵下壓電等效電路模型的實驗驗證

4.6.4 幾何效應

4.6.5 PEG與激勵源耦合模型，多自由度問題

4.7 總結

參考文獻

5 電磁能量收集技術

5.1 引言

5.2 基本原理

5.3 繞線線圈的特性

5.4 微加工線圈

5.5 磁性材料

5.6 振動式電磁發電器的按比例縮小

5.7 電磁阻尼按比例縮小

5.8 電磁發電器功率最佳化

5.9 現有器件綜述

5.10 微型器件

5.11 巨觀器件

5.12 商用器件

5.13 總結

參考文獻

6 利用壓電疊層結構的振動能量收集器最佳化

6.1 引言

6.2 一維機電解析模型

6.3 功率最佳化

6.4 並聯RL電路的最佳化

6.4.1 純電阻電路

6.4.2 並聯RL電路

6.5 串聯RL電路

6.5.1 串聯RL電路的最佳化結果

6.6 總結

參考文獻

7無線感測器的能量收集

7.1 引言

7.2 背景

7.3 利用能量收集無線感測器跟蹤直升機部件的載荷

7.4 利用太陽能無線感測器監測大跨度橋樑

7.5 關於Micro Strain公司

參考文獻

8 利用非線性技術的能量收集

8.1 引言

8.2 非線性技術及其在振動控制方面的套用

8.2.1 基本原理

8.3 穩態條件下用於能量收集的非線性技術

8.3.1 技術原理

8.3.2 無阻尼振動分析

8.3.3 阻尼效應

8.3.4 實驗驗證

8.4 脈衝工作方式的能量收集

8.4.1 SSH技術

8.4.2 性能比較

8.4.3 實驗驗證

8.5 其他非線性能量收集技術

8.5.1 串聯SSHI技術

8.5.2 考慮阻尼效應的理論分析

8.5.3 同步電荷提取(SECE)技術

8.5.4 實驗驗證

8.6 寬頻激勵下的能量收集技術

8.6.1 多模振動

8.6.2 隨機振動

8.7 總結

參考文獻

……

9 無線感測器網路中的能源

10 能量收集器中的微電子電路

11 熱電能量收集技術

12 熱電能量收集技術的最佳化

13 薄膜電池

14 高能量密度電池材料

15 用於植入式醫療器件的肌肉動力壓電發電器

16 用於生物MEMS的壓電能量收集

17 利用背包的壓電能量收集

18 用於有源射頻感測器及識別標籤的能量收集

19 結構健康監測（SHM）無線感測器節點的供電

附錄A 振動能量收集的相關標準