导读:本文包含了自供能量论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:能量俘获,轴承状态监测,机电建模,电磁感应
自供能量论文文献综述
张颖,曹军义,朱红宇[1]（2019）在《轴承自供能监测的径向电磁式能量俘获建模与实验研究》一文中研究指出无线网络和低功耗微电子技术的进步推动着设备健康监测技术的网联化和智能化发展.轴承作为旋转设备的关键部件,对国防、轨道交通、风电等重大装备的健康状态起到了非常重要的作用,实现轴承状态监测的微型化和自供能是装备智能化的重要技术基础.论文针对于轴承无线传感器网络的供能问题,提出了一种用于轴承自供能监测的径向电磁式旋转能量俘获建模方法,并通过引入环形Halbach永磁阵列增强了线圈中的磁场强度,提高了能量俘获系统的输出性能.基于磁荷理论和空间坐标变换给出了环形Halbach永磁阵列的径向磁场计算方法,进而利用电磁感应原理建立了电磁式旋转能量俘获系统的输出电压模型,仿真分析了不同参数对系统输出电压的影响.有限元仿真和不同转速下的实验结果验证了所建立模型预测输出电压的准确性,同时功率测试实验表明设计的俘能系统在1000 rpm转速下可实现81.2 mW的输出功率.(本文来源于《固体力学学报》期刊2019年05期）
周扬[2]（2019）在《基于能量感知的自供能NVP系统Cache管理方案研究》一文中研究指出近年来,物联网技术的快速发展以及经济社会发展的需要,极大地促进了以智能可穿戴式设备为代表的新型嵌入式设备的产生,这些新型嵌入式设备受到了学术界和工业界的广泛关注,并在智能医疗、环境监测、智能交通、军事探测等领域展现了巨大的应用潜力。但传统的电池供电方式因为本身固有的体积、重量以及需要频繁充电等问题,给新型的嵌入式设备的广泛应用带来了新的挑战:需要寻找到一种更加适合的供电方式。能量采集技术(Energy Harvesting)的出现,为上述问题的解决提供了有效的途径。能量采集技术是从周围的环境中获得能量(例如太阳能、电磁辐射、热能等),并且通过使用一些能量转换技术对自身设备的电容进行充电,或者在某些情况下对电子器件进行直接供电的技术[1]。这种新型的供电方式不仅能将新型的嵌入式设备从原本电池供电方式的限制中解放出来,而且更加环保,使得它们能更好的满足需求。但是这种自供能供电方式,阻碍其进一步发展的最大问题是这种供电方式提供能量的具有不稳定性[2]。这就导致这些设备的程序执行过程可能会频繁地因能量不足问题而发生中断。而在传统的基于CMOS的易失处理器中,断电会导致存储的程序执行结果丢失,而被中断的程序会在断电结束后必须重新从头执行,这会带来不必要的能量与时间开销,更有可能导致大型的任务会永远不能完成[2]。非易失性存储器(Non-volatile Memory,NVM)[3]是指当电源关闭后,所存储的数据不会消失的存储器。因此,基于NVM的非易失性处理器(Non-volatile Processors,NVP)[4]中存储在NVM中的数据可以保证在断电前后不会丢失。它的出现就能够解决自供能嵌入式设备中,每次掉电后,任务必须重新从头开始执行的问题[5][6]。在非易失处理器执行任务的过程中,在断电情况发生时,可以将程序执行中的现场数据存储到NVM中进行保存,当下次供电恢复时,系统会恢复程序中断前的信息,使得程序可以继续执行下去。目前,研究人员在就如何合理地进行备份方面已经做了很多工作,已经显着减少了备份过程中的能量与时间消耗。但是NVM的一个显着特性没有被充分利用:在几种具有代表性的NVM,如自旋转移力矩磁性存储器(STT-RAM)、相变存储器(PCM)中,可以以多层单元(Multi-level Cell,MLC)模式工作,在MLC模式下,以较高的访问成本为代价,它可以在一个物理单元中存储不止一位数据,从而带来更高的存储容量。在本文中,我们来讨论MLC为缓存备份带来的好处,以及探索如何在NVP系统中充分利用NVM的MLC特性。本文中拟在之前相关设计的基础上,通过引进NVM的SLC/MLC特性,对之前的设计中存在的不足进行完善。意在提出一种能够保证在频繁断电情境中仍然能够保证系统正常工作基础上、进一步提升系统性能的Cache管理策略。其中,本文通过评估系统中剩余能量的多少而确定当前系统的不同侧重点,并确定不同的Cache管理方案。本文主要通过充分利用NVM可以在SLC/MLC模式之间灵活转变的特性,减少备份时与程序正常执行时的额外消耗,以达到进一步提高系统性能与能量利用率的目的。最后评估了本文提出的方案的有效性。结果显示,本文提出的方案与现有的方案相比,性能平均提高了4.7%,同时能量消耗降低了 16.7%。(本文来源于《山东大学》期刊2019-04-15）
黄瑞[3]（2019）在《基于环境能量收集的自供能无线传感系统的能量管理研究》一文中研究指出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)技术的不断发展,使物联网(Internet of Things,Io T)、大数据、人工智能(Artificial Intelligence,AI)所需的海量、低成本、高质量的数据收集成为可能,从而可以实现无处不在的智能传感,并将深刻地影响未来人类社会。智能无线传感器网络可以不受布线限制向人类提供感知、衡量和处理环境信息的能力,是继互联网之后给人类的生活和生产方式带来全新变革的又一重要技术。无线传感器节点作为WSN的基本的组成单元,主要负责实现WSN对监测区域传感数据的获取、处理和通信。由于WSN具有大规模自组网的特性,无线传感器节点受到成本和体积的限制,属于一个硬件资源有限的微型嵌入式系统。同时由于采用储能有限的电池供电,无线传感器节点还存在工作寿命有限、电池更换或维护成本高等方面的能量受限制约。在硬件资源和能量同时受限时,节点的能量提供、存储和使用的问题将直接影响WSN整体的性能甚至使用寿命,是限制其实际应用的关键性问题。解决这一问题,一方面可以从器件、电路、系统不同层面降低节点负载的功耗水平的设计方式出发来增加系统的能量使用效率或提高电池本身的性能,实现对节点的耗能优化;另一方面,在环境能量收集技术的基础上,从系统整体的能量供需出发,围绕针对能量配置管理的信息处理理论模型与设计方法,改进无线传感器的供能结构,发展免更换电池、甚至无电池的无线传感技术,提供了解决电池容量限制这一瓶颈的有效途径。本文应用环境能量收集技术供电,对无电池自供能WSN节点进行了研究、设计与实现。由于WSN具有广泛的应用场景,因此其适用于涵盖了声光电热力各种形式能量源的环境能量收集技术。而不同的能量源输出特性各异,会导致自供能WSN节点面临着环境能量收集设备和节点低功耗负载间不同的能量不匹配问题,这增加了无电池自供能WSN节点的设计难度和周期。本文从系统框架和自供能能量管理算法层面上解决环境能量收集设备和节点低功耗负载间的能量供需不匹配问题,并以此基础上对具体应用场景下的无电池自供能WSN节点进行设计和实现。1)针对自供能WSN节点中环境能量收集设备和低功耗负载间的能量形式不匹配和瞬间功率不匹配的问题,基于“收集-存储-使用”体系设计了自供能能量管理模块;基于“能量中性”原则,设计了基于环境能量源输出能量、环境触发信息和节点负载运行状态信息下的,对负载的功率进行通断控制的自供能能量管理算法的基本策略;通过面向能量产生和输出整体特征进行管理的自供能能量管理模块,实现了可以通用的无电池自供能WSN节点验证平台。2)将自供能WSN节点验证平台应用于收集人体健康的智能鞋,基于压电能量收集技术,克服了目前存在的军用或者野外无供电条件下,智能靴产品需要更换电池或者反复充电的技术瓶颈。实现了基于自供能的人体行走生物信息监测无电池WSN节点的智能靴系统。3)针对基于自供能的低功耗WSN节点的测试,建立了测试平台。通过理论分析与实验测试分析分别对验证平台技术的自供能能量管理算法控制信号及各模能耗进行测量及分析。4)最后,本文对本课题的下一步研究方向进行了讨论。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-03-01）
倪爱斌,许来涛[4]（2018）在《基于振动能量俘获的无线传感器自供能技术研究》一文中研究指出振动浮能器是一种采用压电材料和电磁感应原理的一种技术,其主要结构形式是在主梁上粘贴压电材料,并使用永磁材料将其做成集中质量块,实现压电材料的机电耦合直接转换以及电磁感应的能量转换。利用振动浮获器,将外界的振动转换为能量源,将能量进行收集,并为无线传感器进行供电,实现无线传感器的能量自供。本文将对振动浮能器的结构进行具体研究,解决无线网络传感器的能量供给问题。(本文来源于《中国设备工程》期刊2018年22期）
陈晨[5]（2018）在《基于同步电荷提取的自供能压电能量接口电路分析》一文中研究指出压电材料作为一种重要的机电换能器,它可以将物体机械振动产生的机械能转换为电能,为微型无线传感器装置的供电问题提供了解决方案。压电能量收集系统中不同接口电路的动态特征和收集能力是不一样的。同步电荷提取接口电路因为其独特的特性成为被学者广泛研究的接口电路之一,即在理想条件下它的输出功率独立于负载。此外,通过引入自供电的功能,将会使得同步电荷提取电路更适用于独立的微型传感器节点。本文提出了一种改进型的自供能同步电荷提取电路,主要由峰值检测器,比较器和数字开关控制单元组成。同时本文提供了一种阻抗分析的方法对实际环境下的自供能同步电荷提取接口电路的动态特性进行了衡量。分析和实验都表明在实际工作条件下,自供能同步电荷提取电路的输出功率并不是完全的独立于负载或者输出直流电压。最大收集功率点依然如其他接口电路一样存在于自供能同步电荷提取电路中,实际的实验结果与理论的分析是吻合的。(本文来源于《电子设计工程》期刊2018年22期）
张智勇[6]（2018）在《基于人体能量收集与自供能的LoRa无线定位系统研究》一文中研究指出随着物联网的迅速发展,基于无线通信技术的地理位置信息服务与我们的生产和生活息息相关。传统的无线通信技术往往存在通信距离短、功耗高等缺点,极大的限制了其应用范围。特别地,无线传感网络中的各类终端节点大多采用电池供电,无法进行能量的自给自足。因此,开发一种低功耗、远距离且自供能的无线传感网定位系统尤为重要。针对无线传感网终端节点自供能问题,本文提出了一种人体肢体运动势能的能量收集方案。利用动作捕捉设备采集人体自然行为下的肢体运动信息,对肢体部位动作的运动特征进行分析,设计了一类适应于人体肢体动作特征的能量转换机构。针对转换机构的能量输出特性,设计了一类能量收集电路,将人体能量转换机构输出的微弱脉冲能量存储转换为可供无线传感网络中终端节点的能量来源。实验结果表明,本文提出的能量收集系统的能量转换效率达41.5%,能够收集人体小腿部位运动能量的输出功率可达2.5mW,满足许多低功耗电子产品的日常所需。针对传统无线通信技术定位存在通信距离短、功耗高以及定位精度不高等问题,本文采用基于LoRa通信技术解决方案。通过对LoRa通信技术以及传统RSSI定位方法特点的分析,提出了一种基于BP神经网络的LoRa无线传感网定位系统。在离线阶段建立各锚节点自身坐标与接收到的RSSI值的映射关系的数据采集模型;在线阶段进行数据的采集,并对数据预处理,利用训练好的BP神经网络进行定位。结果表明,与传统RSSI定位算法相比,本文提出的基于BP神经网络的LoRa无线传感网定位系统在定位精度和稳定性上均有较大提高。(本文来源于《华东交通大学》期刊2018-06-30）
杜小振,张龙波,于红,曾庆良[7]（2018）在《自供能传感器能量采集技术的研究现状》一文中研究指出归纳了国内外自供能微电源技术的研究现状,阐述了环境能量采集技术结构设计与能量转换机理。当前能量采集器主要依靠特殊功能材料完成能量转换,耦合方式包括:压电效应、磁致伸缩效应、摩擦发电效应、热释电效应、静电效应、光电效应等。能量来源包括:振动机械能、磁场能、摩擦能、温差能、风能、海洋能和太阳能等。能量采集器的结构形式有单一能量转换和复合能量转换等。为了提高能量采集装置的发电性能,研究重点是结构优化设计、换能材料改性、降低储能电路自损耗等。自供能微电源未来的发展趋势包括增强环境自适应能力、改进自供电能量转换效率、加快实用化步伐等。(本文来源于《微纳电子技术》期刊2018年04期）
赵宇恒,梁俊睿,赵康[8]（2018）在《一种自供能压电能量收集系统的设计与实现》一文中研究指出基于一种并联型的可自动进行同步开关电压翻转的自供能压电能量收集接口电路:并联型SP-SSHI,设计并实现一种用于低功耗无线传感器供电的压电能量收集系统。实验表明,在外部无规律振动激励下,并联型SP-SSHI与传统的无源桥式整流电路,平均能量收集功率分别为289μW和49μW,前者相对于后者提升接近5倍。而相对于传统单频正弦谐振激励,并联型SP-SSHI有更显着的效俘能效率的提升。基于该电路所设计的压电能量收集系统,在不额外使用传感器、微控制器和外部供电的条件下,实现为蓝牙无线温度传感器温度传感与无线收发不间断供电。(本文来源于《电子设计工程》期刊2018年05期）
寇发荣,陈龙,张武,张冬冬,李爱民[9]（2016）在《自供能量式磁流变半主动悬架特性研究》一文中研究指出为了克服磁流变半主动悬架耗能大的缺点,提出了一种自供能式磁流变半主动悬架结构。分别建立了磁流变减振器和直线电磁线圈数学模型,分析得出了半主动悬架能够实现能量自供给的必要条件,对该磁流变半主动悬架动态性能和自供能效果进行了仿真分析。结果表明,该磁流变半主动悬架在天棚控制下簧载质量加速度下降26.2%,悬架动挠度下降10.8%,轮胎动载荷下降13.3%;能够实现能量自供给,馈能效率为13.6%。(本文来源于《液压与气动》期刊2016年11期）
程晓峰[10]（2016）在《面向人体能量收集与自供能传感的多孔聚丙烯压电驻极体器件》一文中研究指出由于可穿戴电子设备具有智能控制、便捷携带等优点,其普及程度正在不断增加,并在健康监测、智能通信等领域有着广泛的应用。可穿戴电子设备的电能来源问题越来越受到关注,因为电池带来的充电频繁等问题始终困扰着使用者。为了将人体产生的丰富机械能转化成电能,本论文基于多孔聚丙烯(PP)压电驻极体开发柔性机电换能装置并演示了其作为自供能传感器的应用。主要研究内容与结果如下:1.通过热膨化技术制备了多孔PP压电驻极体薄膜,并探索了最佳膨化条件。所制得的多孔PP薄膜的d33系数经长达6周的放置依然可以保持为约200 pC/N。2.基于多孔PP薄膜制备柔性压电驻极体发电机,并详细分析了其工作的机理。经过实验研究发现,多孔PP薄膜中空气层厚度的变化会导致两端电极中的感应电荷密度变化,从而在外部电路产生电流。其中,发电机最大输出功率密度峰值为约52.8 mW/m2,可作为可穿戴式自供能健康传感器来探测人体的生理学信号,并成功地探测了人的咳嗽与脉搏信号,证明其在个人移动医疗领域具有潜在的应用。3.以碳纸电极和多孔PP薄膜为原料,通过直接粘贴的方法制备了纸基柔性压电驻极体发电机,这种方法简单廉价,并且其输出性能要比普通柔性压电驻极体发电机更好。纸基柔性压电驻极体发电机可用作非接触式的声音探测器,其能准确地识别出同样响度但是不同声调的声音信号。此外,探测器还能用于探测人说话产生的声音。这类声音探测器在个人移动医疗及人体生物特征识别领域具有潜在的应用。(本文来源于《华中科技大学》期刊2016-05-01）
自供能量论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
近年来,物联网技术的快速发展以及经济社会发展的需要,极大地促进了以智能可穿戴式设备为代表的新型嵌入式设备的产生,这些新型嵌入式设备受到了学术界和工业界的广泛关注,并在智能医疗、环境监测、智能交通、军事探测等领域展现了巨大的应用潜力。但传统的电池供电方式因为本身固有的体积、重量以及需要频繁充电等问题,给新型的嵌入式设备的广泛应用带来了新的挑战:需要寻找到一种更加适合的供电方式。能量采集技术(Energy Harvesting)的出现,为上述问题的解决提供了有效的途径。能量采集技术是从周围的环境中获得能量(例如太阳能、电磁辐射、热能等),并且通过使用一些能量转换技术对自身设备的电容进行充电,或者在某些情况下对电子器件进行直接供电的技术[1]。这种新型的供电方式不仅能将新型的嵌入式设备从原本电池供电方式的限制中解放出来,而且更加环保,使得它们能更好的满足需求。但是这种自供能供电方式,阻碍其进一步发展的最大问题是这种供电方式提供能量的具有不稳定性[2]。这就导致这些设备的程序执行过程可能会频繁地因能量不足问题而发生中断。而在传统的基于CMOS的易失处理器中,断电会导致存储的程序执行结果丢失,而被中断的程序会在断电结束后必须重新从头执行,这会带来不必要的能量与时间开销,更有可能导致大型的任务会永远不能完成[2]。非易失性存储器(Non-volatile Memory,NVM)[3]是指当电源关闭后,所存储的数据不会消失的存储器。因此,基于NVM的非易失性处理器(Non-volatile Processors,NVP)[4]中存储在NVM中的数据可以保证在断电前后不会丢失。它的出现就能够解决自供能嵌入式设备中,每次掉电后,任务必须重新从头开始执行的问题[5][6]。在非易失处理器执行任务的过程中,在断电情况发生时,可以将程序执行中的现场数据存储到NVM中进行保存,当下次供电恢复时,系统会恢复程序中断前的信息,使得程序可以继续执行下去。目前,研究人员在就如何合理地进行备份方面已经做了很多工作,已经显着减少了备份过程中的能量与时间消耗。但是NVM的一个显着特性没有被充分利用:在几种具有代表性的NVM,如自旋转移力矩磁性存储器(STT-RAM)、相变存储器(PCM)中,可以以多层单元(Multi-level Cell,MLC)模式工作,在MLC模式下,以较高的访问成本为代价,它可以在一个物理单元中存储不止一位数据,从而带来更高的存储容量。在本文中,我们来讨论MLC为缓存备份带来的好处,以及探索如何在NVP系统中充分利用NVM的MLC特性。本文中拟在之前相关设计的基础上,通过引进NVM的SLC/MLC特性,对之前的设计中存在的不足进行完善。意在提出一种能够保证在频繁断电情境中仍然能够保证系统正常工作基础上、进一步提升系统性能的Cache管理策略。其中,本文通过评估系统中剩余能量的多少而确定当前系统的不同侧重点,并确定不同的Cache管理方案。本文主要通过充分利用NVM可以在SLC/MLC模式之间灵活转变的特性,减少备份时与程序正常执行时的额外消耗,以达到进一步提高系统性能与能量利用率的目的。最后评估了本文提出的方案的有效性。结果显示,本文提出的方案与现有的方案相比,性能平均提高了4.7%,同时能量消耗降低了 16.7%。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
自供能量论文参考文献
[1].张颖,曹军义,朱红宇.轴承自供能监测的径向电磁式能量俘获建模与实验研究[J].固体力学学报.2019
[2].周扬.基于能量感知的自供能NVP系统Cache管理方案研究[D].山东大学.2019
[3].黄瑞.基于环境能量收集的自供能无线传感系统的能量管理研究[D].电子科技大学.2019
[4].倪爱斌,许来涛.基于振动能量俘获的无线传感器自供能技术研究[J].中国设备工程.2018
[5].陈晨.基于同步电荷提取的自供能压电能量接口电路分析[J].电子设计工程.2018
[6].张智勇.基于人体能量收集与自供能的LoRa无线定位系统研究[D].华东交通大学.2018
[7].杜小振,张龙波,于红,曾庆良.自供能传感器能量采集技术的研究现状[J].微纳电子技术.2018
[8].赵宇恒,梁俊睿,赵康.一种自供能压电能量收集系统的设计与实现[J].电子设计工程.2018
[9].寇发荣,陈龙,张武,张冬冬,李爱民.自供能量式磁流变半主动悬架特性研究[J].液压与气动.2016
[10].程晓峰.面向人体能量收集与自供能传感的多孔聚丙烯压电驻极体器件[D].华中科技大学.2016