同位素輻射能量致動(dòng)的MEMS能量收集器的研究.pdf

1、廈門(mén)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫(xiě)作中參考其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門(mén)大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為()課題(組)的研究成果，獲得()課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在()實(shí)驗(yàn)室完成。(請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫(xiě)課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人(簽名)：王翔i≯悻

2、年5只’lEt摘要針對(duì)目前無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)長(zhǎng)壽命、低成本微能源的需求，本文提出了將同位素輻射能量轉(zhuǎn)換為電能的兩種轉(zhuǎn)化原理。它們分別為：靜電式輻射能量收集原理和壓電式輻射能量收集原理。靜電式輻射能量收集原理是利用同位素鎳63貝塔輻射能實(shí)現(xiàn)平行板懸浮一質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的自由阻尼振動(dòng)，并通過(guò)可變電容電路實(shí)現(xiàn)充放電振蕩循環(huán)從而實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換；壓電式輻射能量收集原理同樣是利用同位素鎳63貝塔輻射能實(shí)現(xiàn)懸臂梁質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的自由阻尼振動(dòng)，并通過(guò)壓電材料的正

3、壓電效應(yīng)產(chǎn)生電勢(shì)差，通過(guò)外部電路實(shí)現(xiàn)循環(huán)放電。首先，針對(duì)靜電式收集原理設(shè)計(jì)了直臂懸臂梁結(jié)構(gòu)；針對(duì)壓電式收集原理設(shè)計(jì)了L形懸臂梁結(jié)構(gòu)。然后，分別分析兩種原理中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，給出了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和能量輸出方程，并使用Matlab／Simulink對(duì)輸出特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和基于Ansys的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的靜電式收集結(jié)構(gòu)在一階固有頻率為500Hz，兩極板間距離為751am，外接電阻為84kQ時(shí)平均輸出功率最