The invention relates to a broadband piezoelectric energy collection method for rotating machinery, which includes the following steps: firstly, the mass relationship between the mass block and the cantilever beam and piezoelectric sheet is determined, then the energy collection mechanism is assembled and assembled; finally, the rotating machinery generates a unidirectional rotating motion around its center, and the base is fixed in the center of the rotating machinery to drive other parts to rotate together; in the process, the mass is assembled and assembled. Because of the gravity action, the block will move up and down periodically. The cantilever beam and piezoelectric sheet will be deformed with the vibration. The alternating voltage will be generated by the piezoelectric effect, and then it will be converted into electric energy through the energy acquisition circuit. The energy will be stored in the energy storage device, so as to provide energy for the sensor. The cantilever beam mass block of the invention is on the outer side of the rotating machine. The change of centripetal force is used to change the resonance frequency of the cantilever beam, so that the resonance frequency matches the rotating speed, and the energy collection of the broadband can be realized.
【技术实现步骤摘要】
一种旋转机械宽带压电能量收集方法
本专利技术属于能量转化与收集
,尤其涉及一种旋转机械宽带压电能量收集方法。
技术介绍
旋转机械是机械设备中的重要组成部分,它覆盖了电力、化工、冶金、车辆、航空等众多工程领域。旋转机械运行速度一般较高,而往往是关键设备,例如发电机、汽轮机、轧钢机、汽车车轮等。其工况状态不仅仅影响设备本身的运行情况,会对其他部件造成直接影响,故障严重时会造成重大的经济损失,甚至导致机毁人亡的事故发生。因此,对于旋转机械的结构健康监测是非常重要的,可以及时发现故障,预防重大事故的发生。对旋转机械的结构健康监测需要传感器布放在结构附近,通过振动等信号的提取与处理判断结构的健康状态。传统的传感器需要布放电缆以供电与传输数据,对一般的机械结构是可行的,可是对于旋转机械来说存在着一定的危险性。尤其是对于高速旋转机械来说,一旦线缆进入旋转区域,将会发生缠绕与卡顿,可能发生危险的事故。因此,对于旋转机械的结构健康监测来说,需要无线传感器。目前,能量是限制无线传感器应用的一个瓶颈。传统的无线传感器利用电池供电,需要频繁的维护,对于某些场合来说无法达到经常维护的要求。因此,基于这些问题,提供一种基于为无线传感器提供能量的能量收集机构的能量收集方法,具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于为无线传感器提供能量的能量收集机构的能量收集方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:一种旋转机械宽带压电能量收集方法,所述方法包括如下步骤:(1)、确定质量块的质量假设悬臂梁与压电片的复合梁杨氏模量为E,惯性矩为 ...
【技术保护点】
1.一种旋转机械宽带压电能量收集方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:(1)、确定质量块的质量假设悬臂梁与压电片的复合梁杨氏模量为E,惯性矩为I,等效质量M,由材料力学公式可得复合梁的共振频率为:
【技术特征摘要】
1.一种旋转机械宽带压电能量收集方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:(1)、确定质量块的质量假设悬臂梁与压电片的复合梁杨氏模量为E,惯性矩为I,等效质量M,由材料力学公式可得复合梁的共振频率为:其中,M的计算方法如下:其中,m3为悬臂梁的质量,m4为压电片的质量,mt为质量块的质量;假设质量块距离旋转机械的中心的距离为L,旋转运动的角速度为w,则质量块在运动时的向心力为:F=mtw2l则悬臂梁与压电片在运动时的共振频率为:从公式中可以看出,运动中的共振频率wn′随着旋转频率w的增大而增大,因此时存在一个最优的共振频率,且共振频率越接近1频带越宽,通过将赋值,得...
【专利技术属性】
技术研发人员:芮小博,李一博,曾周末,刘悦,郑晓雷,黄新敬,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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