振动与噪声的能量回收.
电磁式振动能量回收的研究
压经变压器升压后，输入LTC3108芯片的有效电压范围是: 5〜50V,而振动体装置回收的电压幅值粗略计算为4. 2V,根 据LTC3108芯片手册推荐的变压器，选择LPR6235-253PMR变 压器，匝数比为1:20,升压稳压电路输出稳定的4. IV电压。 能量回收电路系统如图3,包括振动体回收的能量、LTC3108
o引言
随着科学技术的发展，无线传感器网络系统得到广泛地 应用，然而其供电问题正日益凸显。一般的，我们使用传统电 化学电池为大量的无线传感器节点供电，然而电化学电池存 在着使用寿命短和电池化学物污染环境等缺点。因此，为无 线传感器节点探索一种新的供电方式是十分有意义的。大自 然中的振动能源丰富，是一类持续稳定的资源。
设计研发
2021.12
电磁式振动能量回收的研究
卢涛 （长江大学，湖北荆州，434023）
摘要：本文设计了一种基于电磁振动的能量回收装置,它利用法拉第电磁感应原理，将环境中的振动能转化为电能。收 集的电压经能量回收电路变换,实现给无线传感器节点供电或锂电池充电。 关键词：振动能；能量回收；无线传感器节点；电磁阻尼
质量块将会左右对称运动，质量块运动过程中引起电磁感应 系统中螺线圈的磁通量变化，线圈将会产生感应电动势。质量 块的重量为m,弹簧的弹性系数为k,电磁感应系统的电磁阻尼
为ce0由牛顿第二定律可以推导出质量块的运动方程如下： mx + cT（x -y） + 2k（x _ 刃=0
根据该数学模型研制出电磁阻尼器，并在此基础上制作 了一个振动台，最后构成了电磁式振动体装置。装置实验过 程中产生的电压曲线如图2所示。
收集能量的方式多种多样,其工作方式主要有三种：压 电式、静电式和电磁式。综合分析后,选择电磁式能量收集方 式来回收环境中的振动能。因为电磁式振动能量釆集器回收 得到的电压是交变的波动信号,所以需要经过能量回收电路 变换后才能被高效稳定地利用。通常，能量回收电路包括升
压电材料在能量收集中的应用
压电材料在能量收集中的应用压电材料是一类特殊的晶体材料，具有压电效应，即在受到机械应力作用时会产生电荷分离现象。
压电材料由于其独特的性质被广泛应用于能量收集领域，可以将机械能转化为电能，实现能量的收集和存储。
本文将以压电材料在能量收集中的应用为主题展开讨论。
首先，压电材料在振动能量收集中的应用已经取得了重要的突破。
人体行走、机动车行驶等活动都会产生振动能量，而利用压电材料可以将这种振动能量转化为电能。
目前，压电发电器已经成功应用于振动能量收集装置中，可以将机械振动转化为电能进行收集和存储。
这种方法不仅可以为小型电子设备提供便携式、绿色的电源，还可以应用于建筑物、桥梁等大型结构的健康监测和智能化管理。
其次，压电材料在环境能量收集中也有着广阔的应用前景。
环境中存在着丰富的能量资源，如光能、热能和机械能等，而压电材料可以将这些能量转化为电能进行收集。
例如，压电太阳能电池可以将光能转化为电能，实现太阳能的高效利用；压电热能收集装置可以将温度差转化为电能，为低温发电提供了新的思路。
此外，利用压电材料将环境噪声转化为电能也成为研究的热点，这为城市环境能量的收集和利用提供了新的途径。
除了振动和环境能量收集外，压电材料还在海洋能量收集、机械能量收集和生物能量收集等方面展现了其独特价值。
海洋中的潮汐、波浪和水流等能量被广泛认为是一种无限的清洁能源，而利用压电材料可以将这些能量转化为电能，实现海洋能源的高效利用。
此外，利用压电材料收集机械能量有望应用于车辆行驶过程中的能量回收和储存系统，提高能源利用效率。
压电材料还可以应用于生物体内能量的收集和传感，为生物医学研究和医疗设备提供新的可能性。
虽然压电材料在能量收集中的应用具有很大的潜力，但目前还存在一些挑战和问题需要解决。
首先，压电材料的效率和稳定性需要进一步提高，以提高能量收集的效率和可靠性。
其次，压电材料的制备成本较高，需要进一步优化工艺和改进材料的制备方法，降低制造成本。
振动能量收集技术的近况与展望
振动能量收集技术的近况与展望摘要：随着人们对环境和能源越来越关注，振动能量收集技术已成为能量收集技术中的一大研究热点，振动能量收集技术在微机电系统中主要起供电的作用，该技术主要通过电磁转换、静电转换、压电转换等将振动能转化为电能。
简要介绍了振动能量收集技术的原理以及三种能量收集装置的结构形式，分析了以上三种能量转化方式的优点和缺点，并着重描述了国内外研究人员的创新设计与研究成果，由此展望了振动能量收集技术的发展趋势。
关键词：振动能量收集;电磁转换;静电转换;压电转换1 引言近几年来，随着微机电系统（MicroelectromechanicalSystems，MEMS）的快速发展，人们对MEMS元件的尺寸要求也越来越高，即要求元件尺寸的微小化与高精度化。
由于MEMS在各个领域的应用更加广泛，也将面临越来越复杂的环境，所以对MEMS元件的性能要求也将更高，其中最重要的一点是元件的可持续性。
因此，与MEMS元件的可持续性密切相关的能量收集技术受到广大研究人员的关注。
振动能是一种低频率且功率稳定的振动能量，它广泛地分布于生活中的方方面面。
在微纳米技术、机械与材料工程方面的快速創新与发展使得振动能量收集成为可能，因此，振动能量采集技术将有广阔的应用领域。
目前，国内外学者提出的振动能量收集技术主要包括电磁转换、静电转换和压电转换三种能量收集技术[1-2]。
本文将介绍以上三种技术的创新方法、发展现状和发展前景。
2 发展现状2.1 电磁转换能量收集技术根据电磁转换原理设计的振动能量收集装置是基于法拉第电磁感应定律将生活中的大量振动能转化为可利用的电能，该装置的结构为闭合线圈和永磁体。
法拉第电磁感应定律表明，只要通过闭合线圈的磁通量产生变化，闭合电路中就会产生电流，从而对外部系统输出电能，这种现象称为电磁感应现象。
根据法拉第电磁感应定律，外界的振动使闭合线圈或永磁体二者发生相对运动，引起通过线圈的磁通量发生改变，导致感应电流的产生，使电能向外部系统输出。
环境振动噪声能量回收系统设计
武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告目录摘要 (I)ABSTRACT.................................................................................................................................. . II 绪论. (1)1噪声回收系统原理 (3)1.1声电转换器 (3)1.1.1常见声电转换器的原理 (3)1.1.1.1动圈式声电转换器 (3)1.1.1.2电容式声电转换器 (4)1.1.1.3驻极体声电转换器 (4)1.1.1.4压电式声电转换器 (5)1.1.2声电转换器的选择和使用 (6)1.1.3声电转换器的指向性 (7)1.2噪声源定位原理 (7)1.2.1仿人双耳的声源定位方法 (7)1.2.2基于到达时间差的声源定位方法 (7)1.2.3基于声压幅度比的声源定位方法 (8)1.3太阳能电池工作原理和特性 (9)1.3.1太阳能电池工作原理 (9)1.3.2太阳能电池的电学特性 (11)2噪声源定位模块设计 (12)2.1方案论证 (12)2.2硬件设计 (13)2.2.1单片机 (13)2.2.2两相步进电机 (15)2.2.3步进电机驱动电路 (16)2.2.4单片机晶振 (17)2.2.5电压比较器 (17)2.3系统实物模型 (18)3能量转换及收集模块设计 (20)3.1整流电路的设计 (20)3.1.1桥式整流电路 (20)3.1.2三倍压整流电路 (22)3.1.3整流电路的选择 (24)3.2 DC-DC升压电路的设计 (24)3.2.1 Max1678芯片介绍 (24)3.2.2 DC-DC转换器原理 (25)3.2.3 电路设计 (27)3.2.4 元件的选择 (28)3.3 能量收集电路的设计 (29)3.3.1电容储能电路 (29)3.3.2锂电池储能电路 (30)4软件设计 (33)4.1方案论证 (33)4.2主程序 (33)4.3中断子程序 (34)5结论与展望 (35)5.1结论 (35)5.2展望 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1噪声源定位硬件原理图 (40)附录2能量回收硬件原理图 (40)附录3系统总硬件原理图 (42)附录4声源定位程序 (43)摘要在近代工业高速发展的今天，环境噪声污染对人们的生活影响越来越大。
埃安动能回收功率
埃安动能回收功率
埃尔温动能回收功率是指将废弃噪声、震动、振动、热能等转化为可利用的电能或其他形式的能量的能力。
这种回收过程通常通过特定的装置、技术或系统来实现。
具体的能量回收功率取决于所使用的设备和技术以及噪声、震动、振动或热能的大小和特性。
一些常见的动能回收技术包括：
1. 噪声能量回收：利用噪声产生的声波振动将其转化为电能。
这可以通过声波微波发电机、声波振动发电机等装置来实现。
2. 振动能量回收：利用机械振动或结构振动产生的能量将其转化为电能。
这可以通过振动发电机、压电材料等技术来实现。
3. 热能回收：利用废热产生的温度差将其转化为电能。
这可以通过热电发电机、热泵等技术来实现。
埃尔温动能回收功率的大小取决于能量源的特性和回收装置的效率。
通过优化回收装置的设计和提高能量转化效率，可以增加动能回收功率。
振动能量在发电领域的利用研究综述
振动能量在发电领域的利用研究综述(石登仁 S2******* 机研121班机械工程专业)关键词：振动，发电，利用，综述摘要：查阅了国内外的大量资料，从机械振动、海洋海波、空气（风能）等学科领域存在的振动发电及电能转换与研究现状进行了综述。
0 前言随着对绿色环保能源需求的加大及新型高效能源的快速发展，振动发电及技术日益受到国内外学者及企业的广泛关注。
目前研究领域已涉及大气气流振动发电、海洋海波振动发电、公路振动发电、人流密集区踩踏发电、机械振动发电及纳米发电等众多方面，是一种具有长远发展潜力的电能获取方式。
1 机械振动能量回收发电目前研究的最多最深入的压电式振动发电研究与应用。
根据发电原理不同，振动发电机可以分为静电式、电磁式与压电式。
其中，压电式振动发电机以其能量转换效率高、结构简单、无电磁干扰、易于实现整体结构的微型化与集成化等优点成为国内外振动发电领域研究的重点。
振动发电机模型如图1所示。
振动发电机与外界振动激励频率相同即共振时发电机输出平均功率最大。
其中，压电式振动能量采集结构利用压电材料的压电效应，当压电元件在外界振动源激励作用下随之振动时，压电元件产生变形，压电元件表面随之累积电荷，从而在压电元件的上下两个电极之间形成电势差，通过能量采集电路将该电势差转换并存储，完成机械振动能向电能的转换。
图1 振动发电机模型哈尔滨工业大学袁江波等人研究了复合型悬臂梁压电振子振动模型及发电试验【1】，他们用悬臂梁压电振子俘获环境中振动能，对环境振动频率敏感且频带有限，在谐振频率与环境振动频率不匹配的情况下，设计复合型悬臂梁压电振子并建立其振动模型。
研究结果表明，复合型悬臂梁压电振子谐振频率范围为56～72 Hz，与理论分析结果基本吻合。
相比于单悬臂梁压电振子，复合型悬臂梁压电振子有效地拓宽了其谐振频带，易于实现与环境振动源振动频率匹配以提高压电发电效率。
在此基础上，进行复合型悬臂梁压电发电装置的发电能力测试，在负载为820Ω，工作频率为60 Hz 时最大输出功率达到4.9 mW，产生的能量能够满足网络传感器等低耗能微电子产品的供能需求。
振动与噪声的能量回收
3.汽车振动与噪声能量回收研究
◆汽车振动能量回收发电悬架 回转发电机式 直线电机式
液压式
3.汽车振动与噪声能量回收研究
3.噪声能量回收
噪声属于声音的一种，
它的特点就是通过声源
的无规则运动产生振动， 然后通过压电材料的正 压电效应，将机械振动 转化为电能。
3.汽车振动与噪声能量回收研究
◆ 声发电机 韩国研究人员利用人耳吸收声波的原理，制造出了仿照人耳吸收
式；
（3）利用压电材料的压电效应将振动机械能转换为电
能的压电式。
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
电磁式振动能量回收是利用电磁感应原理通过磁场把机械能 转化为电能。它的基本原理是：利用永磁体、线圈和一个谐振
的振动结构产生电磁感应，将感应到的电能用后续电路进行提
取。这种能量回收系统的优点是成本低、输出功率大，缺点是 感应到的电压很小，虽然可以通过使用变压器、提高线圈圈数
晶体结构，具备将施加在自身上的电势能转化为机械应变的能
力；反过来，也具有将机械应变能转化为电荷的能力。前者可 以用于主动振动控制，后者的特性使得压电材料能够吸收周围
环境如基体结构振动的机械能，并转化为电能来维持其它电子
设备的正常工作。
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
三种振动能量回收系统的21
主要内容
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
2.汽车振动与噪声来源形式
3.汽车振动与噪声能量回收研究
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
目前振动能量回收技术研究主要分为三种类型：
（1）利用电磁换能装置将振动机械能转换为电能的电 磁式； （2）利用静电发生器将振动机械能转换为电能的静电
废弃物能源回收中的噪声与震动控制研究
废弃物能源回收中的噪声与震动控制研究废弃物的资源化利用是当前环境保护与可持续发展的重要课题之一。
在废弃物的处理过程中，噪声和震动作为常见的环境污染源，不仅影响着周围居民的生活质量，还可能对工作人员的健康造成不良影响。
因此，对废弃物能源回收中的噪声与震动进行控制研究，具有重要的理论和实践意义。
一、废弃物能源回收中的噪声与震动现状分析废弃物能源回收领域涵盖废弃物焚烧、生物质能利用等多个方面，这些过程常常会产生噪声和震动。
据统计，全球每年因环境污染导致的噪声和震动疾病死亡人数高达数十万人，可见噪声与震动对人类健康的危害之大。
在废弃物能源回收领域，由于处理设备的运转和物料的碾磨等操作，会产生大量噪声和震动。
这些环境污染源严重影响了周围居民的生活和工作环境，也不利于废弃物回收产业的可持续发展。
二、废弃物能源回收中噪声与震动控制技术研究1. 噪声控制技术研究为有效控制废弃物能源回收中的噪声污染，研究人员提出了一系列噪声控制技术。
其中，隔声墙的建设是一种有效的噪声控制手段，通过设置隔音材料和结构设计合理的墙体，可以有效隔绝噪声传播。
此外，对废弃物处理设备进行声学改造，优化运转参数，也可以有效降低噪声污染。
除此之外，合理规划废弃物处理厂的布局，减少噪声产生源与居民区的距离，也是一种有效的噪声控制策略。
2. 震动控制技术研究对于废弃物能源回收中的震动污染问题，研究人员也提出了相应的控制技术。
在处理废弃物时，通过合理设计处理设备的减震支座，可以有效减少震动传递到周围环境中的情况。
此外，对废弃物处理设备进行结构优化设计，提高设备的稳定性和抗震性能，也是一种有效的震动控制措施。
同时，在运行过程中对设备进行定期检查和维护，及时发现并处理可能引起震动的故障点，也是保证设备稳定工作和减少震动的重要手段。
三、废弃物能源回收中的噪声与震动控制管理策略1. 立法与标准制定为了有效控制废弃物能源回收中的噪声与震动污染，相关部门部门应当加强立法工作，制定相关的环境噪声和震动管理法规。
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相同尺寸可以获得更高的输出电压。但是，为了实现电容两端
的电压约束或电容的电荷约束，需要独立的电源支持。
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
压电能量回收是利用压电材料从周围振动的环境中提取 有用的能量，这种方法正在被越来越多的关注。压电材料具有
晶体结构，具备将施加在自身上的电势能转化为机械应变的能
力；反过来，也具有将机械应变能转化为电荷的能力。前者可 以用于主动振动控制，后者的特性使得压电材料能够吸收周围
环境如基体结构振动的机械能，并转化为电能来维持其它电子
设备的正常工作。
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
三种振动能量回收系统的能量密度
声音的鼓膜的噪声发电机。这种发电机是一种名为“声雷”（Sonea）
的概念机，这个概念机内储存有碳酸盐、丙烯腈等化学物质，可以将 噪声冲击波对仿生鼓膜的振动能转化为化学能储存起来，当和电器相 连时就可释放出电能。“声雷”发电机可以利用带状的电源线相互串 联在一起，也可以按照需求进行组装，尽可能地吸收更多的噪声。它 们就像是一些特大号的电池一样，在需要的时候可以释放出电能，目 前已经可以为手机、电视机和笔记本电脑等电器供电。
机械振动能量回收 原理 能量密度 公式 假定条件
压电效应
35.4
（1/2）σy2kv2/2cv来自PZT5H电磁感应
24.8
（1/2）B2/μ0
0.25T
静电感应
4
（1/2）ε0E2
3×107V· m-1
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
从上表可以看出，与静电式和电磁式两种振动能量转化方式相 比，压电式能量回收装置可以达到相对更高的功率密度。另外，
汽车振动与噪声的能量回收
xxx
2013.9.21
主要内容
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
2.汽车振动与噪声来源形式
3.汽车振动与噪声能量回收研究
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
目前振动能量回收技术研究主要分为三种类型：
（1）利用电磁换能装置将振动机械能转换为电能的电 磁式； （2）利用静电发生器将振动机械能转换为电能的静电
能问题严重，飞轮工作寿命短；超导储能装置的单位体积储存的
能量较低，在实用技术上有一定的困难。超级电容被广泛地应用 于储能装置中，它具有快速充放电、低污染、高效率和维护费用
低等特点。
3.汽车振动与噪声能量回收研究
2.振动能量回收
目前较为成熟，也较为广泛关注的是基于压电振动的能量回
收技术。压电材料可按多种构成形式应用于压电能量回收系统 中，而压电能量回收系统又可以通过改变压电材料属性，改变 压电单元工作模式，利用多层化来增加压电体有效容积，改变 压电振子的结构形式以及调节系统的谐振频率等方法改变压电 能量回收装置的构成形式来提高其能量回收的效率和性能。
式；
（3）利用压电材料的压电效应将振动机械能转换为电
能的压电式。
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
电磁式振动能量回收是利用电磁感应原理通过磁场把机械能 转化为电能。它的基本原理是：利用永磁体、线圈和一个谐振
的振动结构产生电磁感应，将感应到的电能用后续电路进行提
取。这种能量回收系统的优点是成本低、输出功率大，缺点是 感应到的电压很小，虽然可以通过使用变压器、提高线圈圈数
或提高磁场强度来进一步提高感应电压，但以上各种方法都在
尺寸上受到限制；并且输出功率随着系统体积的减小而大幅降 低。
1.振动与噪声能量回收的可行性与现 有回收形式
静电感应是物体内的电荷因受外界电荷的影响而重新分 布的现象。现在的微型静电能量回收装置构造与电容相似，它
是通过变容二极体因振动造成的容量变化来获取静电学能量。
压电式能量回收装置由于结构简单，易于系统集成于微型化，
使其在实际中得到更广泛应用。
2.汽车振动与噪声来源形式
3.汽车振动与噪声能量回收研究
1.制动能量回收
制动能量吸收方案主要有电阻耗能型、蓄电池储能型、电容
储能型、飞轮储能型和超导储能型,电阻耗能只能将电能转化为
热能排掉，造成能源浪费；蓄电池储能系统的电池使用寿命不够 长，大量使用电池对环境造成污染；飞轮储能质量很大，摩擦耗
3.汽车振动与噪声能量回收研究
◆汽车振动能量回收发电悬架 回转发电机式 直线电机式
液压式
3.汽车振动与噪声能量回收研究
3.噪声能量回收
噪声属于声音的一种，
它的特点就是通过声源
的无规则运动产生振动， 然后通过压电材料的正 压电效应，将机械振动 转化为电能。
3.汽车振动与噪声能量回收研究
◆ 声发电机 韩国研究人员利用人耳吸收声波的原理，制造出了仿照人耳吸收
“声雷”发电机可以根据需要拼装成不同形状
连成片的“声雷”发电机 “声雷”发电机结 构图