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引信压电发电机原理及试验研究
中文名称: 引信压电发电机原理及试验研究
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论文编号: 3121762收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: The Principle of Fuze Piezoelectric Power Supply and Experimental Investigations
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 机械电子工程
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 压电效应 引信 电源 发电机 振动 机械振动 原理
简介目录: 点击此处 免费索取本论文简介和目录>>
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论文简介:本文主要针对现代引信对电源的快速激活特性要求,研究了两种利用压电效应发电的引信电源:多层压电电源和射流激振式压电发电机。 多层压电电源主要由多层压电叠堆、充电电路和DC/DC变换器组成。通过对多层压电电源工作原理的研究,建立了多层压电叠堆在弹丸发射过程中产生的高过载作用下,其极面上激发的电量向储能电容充电过程的数学模型。多片很薄的压电片叠放在一起构成的压电电源具有体积小,发电量大的特点。采用matlab软件对引信多层压电电源的充电过程进行了仿真,计算采用了某37高炮的发射数据,当储能电容为30μF时,结果表明储能电容的电压在弹丸出炮口时的电压达到18V,储存的能量为4.86mJ,从弹丸发射到储能电容电压充电达到5V的时间仅为250μs左右,多层压电电源的快速充电特性可以满足弹丸出炮口前供电的要求。对压电叠堆分别进行了静压试验和冲击试验,试验不仅验证了理论分析的正确性,而且验证了压电材料在高过载作用下压电电荷常数d<,33>增大的现象。PZT-5H32压电材料在59MPa压力作用下的d<,33>较给定的额定值增大一倍以上,这对提高引信多层压电电源的发电能力是有利的。在多层压电电源的原理研究和试验研究的基础上,建立了压电叠堆的强度设计准则和能量设计准则,对压电叠堆结构的各个参数都提出了应满足的要求和选择的依据,初步形成了压电叠堆设计的理论。多层压电电源适用于小口径高炮低功耗电子时间引信。 射流激振压电发电机是在一般射流发电机的基础上提出的,它是利用压电效应将机械振动的能量转变成持续的电能输出。射流激振压电式发电机与射流激振电磁式发电机相比,省去了连杆、簧片和电磁组件,并具有可连续供电、响应速度快、体积小、可靠性高、电磁兼容性好、成本低等优点。本文指出了环音谐振器的固有频率与压电板的基频固有频率一致时,即发生谐振,可以提高发电机的电能输出。分析了受激振动的压电片给储能电容充电的过程,推导出了射流压电发电机的输出功率公式,并进行了原理性充电试验,试验结果表明压电片处在谐振状态下时,可以显著提高射流激振压电式发电机带负载的能力。
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