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oe1(光电查) - 科学论文

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  • [2018年IEEE第23届新兴技术与工厂自动化国际会议(ETFA) - 意大利都灵(2018.9.4-2018.9.7)] 2018年IEEE第23届新兴技术与工厂自动化国际会议(ETFA) - 一种用于能量收集系统特性分析的能量测量系统

    摘要： 能量中性计算被视为一种针对由能量收集器供电的无线传感器节点（WSN）的设计方法。该方法依赖于保持能量消耗与能量收集之间的平衡，并通常使用能量预测和管理模型。为了使模型适应特定的系统和环境，通常会采用表征测量。测量的质量会强烈影响模型的准确性，进而影响此类WSN的可用性。本文提出了一种新型测量系统（PiEMS），其性能优于现有方法，并有助于优化典型的表征任务。通过不同WSN应用的示例，展示了表征和建模精度的提升。

    关键词： 无线传感器节点（WSN）、特性表征、能量收集、能量中性计算、电流测量、低功耗测量、能量测量系统

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 利用小区间干扰对SWIPT辅助非正交多址接入的影响

    摘要： 本文研究了在采用放大转发协议的无线携能通信（SWIPT）与非正交多址接入（NOMA）联合模型中，小区间干扰（ICI）对系统中断行为的影响，并推导出重要结论。我们得到了两个NOMA用户覆盖概率关于信干噪比（SINR）的闭式表达式。为充分考虑ICI影响，采用更实际的参数来评估能量收集系统性能分析中的最优功率分割系数。此外，基于ICI源数量会影响无线供电中继这一事实，通过考虑合理数量参与ICI的影响，进一步研究了平均中断概率。

    关键词： 非正交多址接入、中断概率、无线携能通信、能量收集、小区间干扰

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 利用拉伸铁电聚合物薄膜进行压电能量收集的发电方向依赖性

    摘要： 压电振动能量收集器采用单轴拉伸的聚偏氟乙烯/三氟乙烯共聚物（P(VDF/TrFE)）薄膜制备，并研究了压电发电与分子取向之间的关系。通过偏振傅里叶变换红外光谱（FT-IR）测量评估了拉伸P(VDF/TrFE)薄膜中的分子取向。在拉伸薄膜中，P(VDF/TrFE)的主链沿拉伸方向排列。采用悬臂梁式能量收集器测量发现，拉伸P(VDF/TrFE)薄膜的压电特性和发电能力强烈依赖于其分子取向。悬臂梁纵向拉伸薄膜制成的能量收集器测得压电系数（e）为16.9 mC/m2，输出功率为222 nW，这些数值分别约为未拉伸元件的2.1倍和3.5倍。

    关键词： 聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF/TrFE))、压电性、分子取向、能量收集、铁电聚合物

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 基于宽频分形的完美能量吸收器与功率收集器

    摘要： 本文提出了一种新型宽带极化与入射角无关的超材料吸波器（MA）及其在C波段（4GHz-8GHz）和X波段（8GHz-12GHz）的能量收集应用。该结构单元基于分形圆环设计，通过加载四个集总电阻实现宽带吸收特性。这些电阻显著提升了吸波器在上述频段的吸收性能，同时能将入射波的吸收能量转化为可用功率输出。

    关键词： 超材料、宽带吸收器、能量收集、分形超材料吸收器

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 厘米级2.4GHz无线能量收集器：采用纳瓦级升压转换器与天线-整流器谐振技术实现传感器节点WiFi供电

    摘要： 2.4GHz工业科学医疗(ISM)频段WiFi的广泛应用为利用WiFi无线电进行射频供电创造了可能。本文提出了一种厘米级射频能量收集器的设计方案，该方案包含天线、整流器和直流-直流升压转换器，适用于2.4GHz ISM频段的射频供电。在设计整流器和升压转换器时，我们考虑了冷启动运行条件以及射频入射功率<-33dBm时整流器提供的纳瓦级可用功率。电源管理单元和转换器中的低功耗设计使静态功耗降至约1nW。采用65nm CMOS工艺实现的能量收集器芯片面积为1.6mm2，配套天线面积为1.27cm2。通过优化设计，该方案在冷启动模式下达到-33dBm灵敏度，在主模式下输出1V电压时达到-36dBm灵敏度，相比现有技术分别实现了约1.4倍和约2倍的传输距离提升。使用商用WiFi发射器进行的测试表明：在WiFi接入点模式下以14dBm输出功率和1.3%发射占空比工作时，最大供电距离可达1.25米，这证明了从2.4GHz ISM频段的射频信标以及环境WiFi信号中为传感器供电的可行性。

    关键词： 无线供电、协同设计、天线、超低功耗、WiFi充电、电源管理、灵敏度、升压转换器、整流器、射频、冷启动、能量收集

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 基于氟化物的上转换纳米粒子在生物医学和能量收集新兴应用中的前景

    摘要： 基于其强烈的发光特性，稀土掺杂/共掺杂荧光粉已被广泛研究用于不同类型的应用。为此，研究人员尝试选择同时具有低声子截止频率和高折射率的无机基质材料。虽然已发表了许多关于氧化物基荧光材料的研究论文，但由于这些材料的高声子截止频率，其在光学应用中的使用受到限制。正因如此，由于氟化物基基质材料具有低声子频率、低成分降解和高量子效率等优势，研究者对其开展了更多研究。本文中，作者综述了用于不同应用的稀土氟化物基纳米和微米级基质材料，并探讨了可能的机理。

    关键词： 生物医学应用、氟基上转换纳米粒子、能量收集、发光、稀土掺杂磷光体

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 基于块状PZT悬臂梁的MEMS声学换能器在人工耳蜗植入中的应用

    摘要： 本文首次展示了基于MEMS的体压电换能器在完全植入式人工耳蜗（FICI）中的声学实验结果。为此，该换能器被安装于声振膜上。分别采用神经刺激电路和整流电路测量了其传感与能量采集性能。该芯片在1800赫兹谐振频率附近具有150赫兹带宽，适合作为传感器进行机械滤波。作为能量采集器时，在1780赫兹、120分贝声压级输入下，该体压电换能器产生了2.47伏直流电压及16.25微瓦整流功率。据我们所知，在现有文献报道的MEMS声学能量采集器中，该换能器具有最高功率密度（1.5×10?3瓦/立方厘米）。

    关键词： 块体PZT、声能收集、能量收集、人工耳蜗植入物

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 用进废退：实用组件二阶效应对热释电效应收集能量存储的影响

    摘要： 利用热释电效应获取能量作为低功耗应用（如自供电和自主无线传感器网络）的潜在能源来源已呈现增长趋势。所收集的能量通常功率较低，范围从毫瓦级到微瓦级以下。虽然热释电材料产生的电压可能相当可观，但电流往往很低，约为纳安量级。对于热释电能量收集而言，由于大热质量系统中温度振荡和瞬变过程缓慢，其工作频率也可能较低，通常远低于1赫兹。低功率水平与低工作频率的结合意味着：存储热释电材料产生的电能的方法，以及固有二阶损耗的影响，对于制造高效能量收集装置至关重要。本文研究了实用电容器和二极管用于储能时的二阶特性效应。通过检测商用元件的储能衰减特性并利用这些数据来表征二阶效应，随后选用特定元件构建热释电能量收集系统，以确定通过合理选择低损耗元件可能实现的性能提升。

    关键词： 热释电、能量收集、能量存储

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 通过胶体纳米颗粒的脉冲光烧结技术在柔性与刚性基底上超快制备热电薄膜

    摘要： 烧结热电（TE）纳米粒子薄膜具有较高的优值系数ZT，被认为适用于废热回收及制冷制热应用。传统热压烧结TE纳米粒子的工艺需惰性环境且加热时间长，因工艺要求（如加热至400°C）无法用于聚合物基底。本文首次报道采用氙灯强紫外闪光在常压环境下，于柔性聚合物及玻璃基底上实现毫秒级TE纳米粒子烧结以制备功能性热电薄膜。通过光子烧结技术制得碲化铋热电薄膜，其电导率达3200 S m?1（较未烧结薄膜提升5-6个数量级），峰值功率因子达30 mW m?1 K?2。研究运用建模分析揭示光子烧结过程中的物理机制并确定关键控制参数。该成果为在常压条件下快速制备适用于各类柔性/刚性基底的TE发电器件开辟了新途径。

    关键词： 功率因数，ZT因子，热电材料，碲化铋纳米颗粒，能量收集，光子烧结

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • [美国机械工程师学会2018年智能材料、自适应结构与智能系统会议 - 美国德克萨斯州圣安东尼奥（2018年9月10日星期一）] 第一卷：多功能材料的开发与表征；自适应系统的建模、仿真与控制；集成系统设计与实施 - 用于自适应刚度应用的复合压电与玻璃纤维增强聚合物梁的仿真

    摘要： 玻璃纤维增强聚合物（GFRP）梁相比传统材料减重超过20%，且不影响系统性能或疲劳寿命。这类梁正被研究用于汽车板簧悬架系统以降低整车重量，从而提升燃油效率。该系统承受幅值较大但频率相对恒定的机械振动，是能量收集应用的理想场景。本研究通过用压电纤维层替代不同复合层，分析其对GFRP梁性能的影响及挠度、刚度的变化结果。计算了梁内压电纤维层变化时的最大挠度和应力。首先在ABAQUS/CAE中对简支多压电层梁进行初始仿真：该梁采用对称压电层夹持S2玻璃纤维增强聚合物层的结构，参照传统单板簧悬架设计，总尺寸为1480×72×37毫米3，预拱度27毫米。压电层与GFRP层尺寸相同，初始假设具有各向同性体特性。加载条件模拟板簧工况，对应R=0.2至0.4应力比（重型悬架疲劳分析常用值）下的循环应力，最大应力基于使底面受拉所需的单调载荷。随后将结果导入Matlab纤维取向优化算法，分析通用铺层序列[0°/45°]s，并考察正交铺层[0°/90°]s和斜交铺层[+45°/-45°]s的应力分布。分别优化GFRP层纤维取向以最大化刚度，以及压电纤维层在最小化刚度影响的同时降低挠度。这些纤维还可通过施加电场改变梁的刚度。最终将最优纤维取向参数反馈至ABAQUS/CAE模型，进行考虑各层纤维取向效应的精细化仿真。

    关键词： 自适应刚度、复合梁、玻璃纤维增强聚合物、能量收集、压电材料

    更新于2025-09-09 09:28:46