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功率放大器在管道內檢測智能球旋轉能量研究中的應用

作者:Aigtek 閱讀數:0 发布时间:2023-08-29 20:04:26

  實驗名稱:管道內檢測智能球旋轉能量收集

  研究方向:管道檢測

  測試目的:

  以管道內檢測智能球的運動特性分析爲基礎,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、信號發生器、電磁激振器、加速度傳感器、示波器等。

单轴振动实验平台

  圖:單軸振動實驗平台

  實驗過程:

  旋轉實驗平台如下圖所示,旋轉運動由電機産生,控制器用于調節速度,電機通過軸連接到亞克力材質轉盤,壓電集能器輸出端通過滑環連接到示波器或采集卡。

旋转实验平台示意图

  圖:旋轉實驗平台示意圖

  實驗中,壓電集能器由商用的壓電纖維複合材料與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,質量塊10g,負載電阻1MΩ。壓電材料使用環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態時域響應如下圖所示,分別選擇共振頻率12.3Hz、8.7Hz的1s數據。

振动与旋转激励下的集能器时域响应

  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態輸出電壓有效值如下圖所示。

振动与旋转激励下的集能器频率响应统计

圖:振動與旋轉激勵下的集能器頻率響應統計

  在振動與旋轉激勵實驗條件下,同參數集能器分別在12.3與8.7Hz達到共振狀態,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爲旋轉集能器的√2倍。

  旋轉與振動集能器的響應峰值電壓分別爲35.04V與25.64V,對應的峰值功率爲1.23mW與0.66mW,仿真中的峰值電壓分別爲37.89V與27.27V,比值分別約爲實驗1.367、仿真1.389,由于實驗並非理想開路狀態,開路狀態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(功率下降爲25%,電壓下降爲50%)爲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更爲困難。

  安泰ATA-3080功率放大器:

ATA-3080功率放大器指標參數

  圖:ATA-3080功率放大器指標參數

  本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线,且具有相当规模的仪器设备供应商,样机都支持免費試用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业。公司致力于功率放大器、功率信號源、计量校准源等产品为核心的相关行业测试完美真人投注的研究,为用户提供具有竞争力的测试方案,Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线,且具有相当规模的仪器设备供应商,样机都支持免費試用。如想了解更多功率放大器等产品,请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。

  本文實驗案例參考自知網論文《管道內檢測智能球自供能能量收集關鍵技術研究》


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