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實驗名稱：管道內(nèi)檢測智能球旋轉能量收集 研究方向：管道檢測 測試目的： 以管道內(nèi)檢測智能球的運動特性分析為基礎，提出適用于智能球的旋轉壓電能量收集結構，建立機電耦合模型，分析集能器響應特性，明確智能球自供能集能器設計的關鍵技術點。 測試設備：ATA-3080功率放大器、信號發(fā)生器、電磁激振器、加速度傳感器、示波器等。 圖：單軸振動實驗平臺 實驗過程：旋轉實驗平臺如下圖所示，旋轉運動由電機產(chǎn)生，控制器用于調(diào)節(jié)速度，電機通過軸連接到亞克力材質(zhì)轉盤，壓電集能器輸出端通過滑環(huán)連接到示波器或采集卡。 圖：旋轉實驗平臺示意圖 實驗中，壓電集能器由商用的壓電纖維復合材料與6061T鋁合金構成，壓電材料尺寸101×20×0.21mm，懸臂梁尺寸101×20×0.33mm，質(zhì)量塊10g，負載電阻1MΩ。壓電材料使用環(huán)氧樹脂粘合劑與懸臂梁基底粘合，MFC的電極直接連接到負載電阻兩端。振動及旋轉激勵下的集能器穩(wěn)態(tài)時域響應如下圖所示，分別選擇共振頻率12.3Hz、8.7Hz的1s數(shù)據(jù)。 圖：振動與旋轉激勵下的集能器時域響應 實驗結果：振動與旋轉集能器響應均呈現(xiàn)了近似正弦特性，其中旋轉集能器由于基座重量導致旋轉存在一定不均勻性，不同頻率激勵下的穩(wěn)態(tài)輸出電壓有效值如下圖所示。 圖：振動與旋轉激勵下的集能器頻率響應統(tǒng)計 在振動與旋轉激勵實驗條件下，同參數(shù)集能器分別在12.3與8.7Hz達到共振狀態(tài)，仿真中分別在12.29Hz與8.70Hz取得峰值，旋轉集能器的共振頻率更低，振動集能器共振頻率近似為旋轉集能器的√2倍。旋轉與振動集能器的響應峰值電壓分別為35.04V與25.64V，對應的峰值功率為1.23mW與0.66mW，仿真中的峰值電壓分別為37.89V與27.27V，比值分別約為實驗1.367、仿真1.389，由于實驗并非理想開路狀態(tài)，開路狀態(tài)下振動集能器幅值未達到旋轉集能器的√2倍。然而，旋轉集能器具有更窄帶寬，振動集能器6dB帶寬(功率下降為25%，電壓下降為50%)為1.2Hz，旋轉集能器6dB帶寬0.6Hz，下降一倍，旋轉集能器的寬頻帶實現(xiàn)更為困難。 安泰ATA-3080C功率放大器： 圖：ATA-3080C功率放大器指標參數(shù) 本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當規(guī)模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。公司致力于功率放大器、功率信號源、計量校準源等產(chǎn)品為核心的相關行業(yè)測試解決方案的研究，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當規(guī)模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。功率放大器www.aigtek.com |
