本文關(guān)鍵詞：MSMA特性測(cè)試平臺(tái)與振動(dòng)能量采集器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信技術(shù)以及微機(jī)電系統(tǒng)的不斷發(fā)展，與之相關(guān)的微能源供電系統(tǒng)得到人們更多的關(guān)注，機(jī)械振動(dòng)能量廣泛存在于自然界中，研究表明，利用磁控形狀記憶合金(Magnetically controlled Shape Memory Alloy,簡(jiǎn)稱MSMA)的逆效應(yīng)可以將自然界中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和微機(jī)電系統(tǒng)的供電。為此，本文簡(jiǎn)要介紹了磁控形狀記憶合金特性測(cè)試平臺(tái)，并針對(duì)磁控形狀記憶合金振動(dòng)能量采集裝置進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。 首先，介紹了振動(dòng)能量采集技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并分析了本論文研究?jī)?nèi)容的意義。另外分析介紹了MSMA的五個(gè)主要特性、變形機(jī)理以及MSMA所受應(yīng)力與產(chǎn)生形變之間的關(guān)系，并對(duì)MSMA特性測(cè)試平臺(tái)做了簡(jiǎn)要介紹。 其次，對(duì)MSMA振動(dòng)能量采集器的原理進(jìn)行了理論分析，為MSMA振動(dòng)能量采集器的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和理論基礎(chǔ)，在分析和研究MSMA振動(dòng)能量采集器原理的基礎(chǔ)基礎(chǔ)之上，又建立了該振動(dòng)能量采集器的電磁——機(jī)械轉(zhuǎn)換的本構(gòu)模型。 再次，針對(duì)MSMA材料的特性，對(duì)線圈繞組，永磁鐵，軟磁材料尺寸等各方面的參數(shù)進(jìn)行了分析和確定，，然后又對(duì)振動(dòng)能量采集器中的磁路進(jìn)行了理論分析和建模，并利用ANSYS13.0軟件對(duì)磁路進(jìn)行了有限元建模和仿真，通過(guò)仿真得知，之前設(shè)定的MSMA振動(dòng)能量采集器各結(jié)構(gòu)部分的參數(shù)的正確性，MSMA材料中的磁通密度符合相應(yīng)要求，從而設(shè)計(jì)出了MSMA振動(dòng)能量采集器原型機(jī)。 最后，通過(guò)計(jì)算、分析將所建立模型中的某些參數(shù)進(jìn)行確定，利用MATLAB進(jìn)行仿真，得到不同機(jī)械振動(dòng)頻率輸入下輸出的電壓波形。另外，在此基礎(chǔ)上還對(duì)所設(shè)計(jì)的MSMA振動(dòng)能量采集器原型機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，對(duì)振動(dòng)能量采集器上方的頂桿施加不同頻率的不同形式大小的作用力，在繞組線圈的輸出端檢測(cè)到不同形式電壓波形，從而可以得出MSMA能夠應(yīng)用到振動(dòng)能量采集器領(lǐng)域的結(jié)論。并對(duì)本文的研究成果進(jìn)行了總結(jié)，指明了課題進(jìn)一步的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：磁控形狀記憶合金（MSMA） 振動(dòng)能量采集 電磁機(jī)械轉(zhuǎn)換模型 ANSYS仿真 實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB53;TM619
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 主要符號(hào)表11-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 引言12-13
• 1.2 振動(dòng)能量采集技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 國(guó)外振動(dòng)能量采集器研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)振動(dòng)能量采集器研究現(xiàn)狀16
• 1.3 本文研究意義16-17
• 1.4 論文的框架結(jié)構(gòu)17-19
• 第2章 MSMA 特性測(cè)試平臺(tái)與特性研究19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 MSMA 特性測(cè)試平臺(tái)簡(jiǎn)介19-23
• 2.2.1 檢測(cè)系統(tǒng)工作原理19-20
• 2.2.2 核心處理器20
• 2.2.3 穩(wěn)壓電源模塊20-21
• 2.2.4 溫度測(cè)量模塊21-22
• 2.2.5 壓力測(cè)量22
• 2.2.6 磁場(chǎng)測(cè)量22
• 2.2.7 位移檢測(cè)22-23
• 2.3 MSMA 變形機(jī)理23-28
• 2.4 MSMA 所受應(yīng)力與產(chǎn)生形變之間的關(guān)系28-30
• 2.5 MSMA 材料特性概述30-35
• 2.5.1 磁控形狀記憶效應(yīng)31-32
• 2.5.2 Villari 效應(yīng)32
• 2.5.3 電阻、磁導(dǎo)率與材料長(zhǎng)度的比例變化關(guān)系32-33
• 2.5.4 高溫形狀記憶效應(yīng)33-34
• 2.5.5 固有阻尼特性34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第3章 MSMA 振動(dòng)能量采集器理論分析36-42
• 3.1 引言36
• 3.2 MSMA 振動(dòng)能量采集器原理簡(jiǎn)介36-38
• 3.3 對(duì)于彈簧的選擇38-39
• 3.4 MSMA 振動(dòng)能量采集器電磁-機(jī)械轉(zhuǎn)換原理及數(shù)學(xué)模型39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 MSMA 振動(dòng)能量采集器的設(shè)計(jì)42-57
• 4.1 MSMA 振動(dòng)能量采集器的整體結(jié)構(gòu)圖42
• 4.2 線圈繞組與永磁鐵的選擇42-46
• 4.2.1 線圈幾何參數(shù)確定42-44
• 4.2.2 永磁鐵的選型44-46
• 4.3 軟磁材料的選擇46-47
• 4.3.1 軟磁材料的發(fā)展46
• 4.3.2 常用軟磁磁芯分類46-47
• 4.4 磁路的設(shè)計(jì)與建模47-49
• 4.5 基于 ANSYS 的 MSMA 振動(dòng)能量采集器的有限元分析49-53
• 4.5.1 ANSYS 電磁場(chǎng)基本理論49-51
• 4.5.2 建立模型、賦予特性51
• 4.5.3 劃分網(wǎng)格51-52
• 4.5.4 加邊界條件、載荷和求解52-53
• 4.6 關(guān)于 MSMA 振動(dòng)能量采集器固定裝置的設(shè)計(jì)53-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 第5章 關(guān)于 MSMA 振動(dòng)能量采集器的實(shí)驗(yàn)與仿真57-62
• 5.1 MSMA 振動(dòng)能量采集器中磁導(dǎo)率比例參數(shù)確定與 MATLAB 仿真57-59
• 5.2 MSMA 振動(dòng)能量采集器實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文68

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本文編號(hào)：390536