過金屬壁超聲耦合無線能量傳輸系統(tǒng)阻抗匹配技術(shù)研究.pdf

1、為了適應(yīng)高溫、高壓、放射性、劇毒等特殊工作環(huán)境，現(xiàn)代裝備廣泛采用密閉金屬結(jié)構(gòu)，在密閉金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部又往往安裝有傳感器和微控制器以監(jiān)測內(nèi)部狀態(tài)。為了確保這些傳感器和微控制器持續(xù)正常工作，需采用無線供能技術(shù)為其提供能源。目前，最常用的無線供能技術(shù)是電磁感應(yīng)式，但由于金屬電磁屏蔽效應(yīng)的影響，以電磁波作為能量傳輸介質(zhì)的無線能量傳輸方案不可行。而基于超聲耦合的壓電聲透方法，能有效克服這個障礙，透過金屬壁進行無線能量傳輸。本文通過建立過金屬壁超聲耦合

2、無線能量傳輸系統(tǒng)的雙端口網(wǎng)絡(luò)模型研究了系統(tǒng)的阻抗匹配技術(shù)，結(jié)合聲電類比實現(xiàn)了從電源到負載的系統(tǒng)等效電路仿真分析，并通過搭建過金屬壁超聲耦合無線能量傳輸系統(tǒng)的試驗平臺，對系統(tǒng)的阻抗匹配技術(shù)進行了研究與分析。
　　主要內(nèi)容如下：
　?。?）概述了過金屬壁超聲耦合無線能量傳輸系統(tǒng)的工作原理和組成部分，根據(jù)系統(tǒng)端口處的輸入、輸出參數(shù)建立了系統(tǒng)等效雙端口網(wǎng)絡(luò)模型，并定義了系統(tǒng)功率增益的兩個重要概念：端口功率增益和傳輸功率增益，結(jié)合功率

3、波概念對整個系統(tǒng)從電源到負載進行了描述，為系統(tǒng)阻抗匹配方案的設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　?。?）利用功率波描述了系統(tǒng)的雙端口網(wǎng)絡(luò)模型，并得到了系統(tǒng)雙端口同時共軛阻抗匹配的匹配條件。對比集總參數(shù)元件匹配網(wǎng)絡(luò)和傳輸線匹配網(wǎng)絡(luò)，分析兩種方法的優(yōu)缺點，設(shè)計了針對實際系統(tǒng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
　?。?）結(jié)合聲電類比分析建立了系統(tǒng)從電源到負載的等效電路模型，利用Multisim10.0軟件對得到的等效電路模型進行了仿真分析，改變金屬壁厚度、負載