磁悬浮式电磁-摩擦复合生物机械能量采集器

能量采集技术已经成为智能终端领域的一项关键技术,关于人体机械能采集方式也有大量的研究.针对人体机械能采集的应用需求,本文提出一种基于磁悬浮结构的电磁-摩擦复合式能量采集器.该能量采集器以磁悬浮结构作为核心部件,具有结构简单、感应灵敏、输出功率高的优点.在10 MΩ的外接负载时,两组摩擦发电单元输出功率分别为0.12 mW和0.13 mW;在1kΩ外接负载时,两组电磁发电单元的输出功率分别为36 mW和38 mW.复合能量采集器通过电容储能后,电容器可以输出8 V电压,且输出信号为持续的直流信号,可以为计步器提供持续的能量供给,支撑计步器正常工作.设计的复合能量采集器对于可穿戴电子设备自供电工作模式的实现具有重要意义.     

变压器寄生参数和负载特性对高压脉冲波形的影响

构建了输出电压幅值为0～20 kV、脉冲重复频率为0.25～20 kHz的双极性高压脉冲电源实验平台,研究了变压器寄生参数与负载特性对输出脉冲波形的影响。采用等效电路复频域解析方法,分析了变压器寄生参数对输出脉冲波形的上升沿、平顶及下降沿的影响规律,并通过改变变压器绕线方案间接验证。发现变压器分布电容和漏感越大,输出脉冲波形上升沿与下降沿越平缓,过冲电压幅值越大,并采用脉冲变压器二次侧均匀密绕、一次侧均匀疏绕、高匝数的方案进行优化。进一步分析了纯阻性、阻容性或阻感性负载特性对输出高压脉冲波形的影响规律,发现电阻值增大（5～50 kΩ）,过冲电压幅值增大,脉冲上升沿和下降沿变陡;当负载电阻回路串联小电容时,过冲电压幅值显著增大,而电容值高于一定值时输出脉冲波形恢复至与纯电阻波形一样;当负载电阻回路串联电感时,输出脉冲波形下降沿变平缓。     

XH-1装置电感储能系统的电路模拟

 针对XH-1装置电感储能系统,建立了电爆炸断路开关基于开关电阻倍增比与比能关系的电路模型,给出了与电感储能系统耦合时,利用PSPICE模拟计算得到的开关上的电流电压波形和负载上的电压波形,分析了负载阻抗参数对输出脉冲的影响。     

基于MPPT控制的新型仿生学太阳树灯设计

根据仿生学原理,通过仿造树的结构制作一个树的支架,将太阳能电池板以45°的倾角放在树枝架上,然后通过WS-ALMPPT15控制器和12V/20Ah的铅酸蓄电池、负载(包括直流负载、交流负载)相连。实验测试表明:在产生电力方面,新型树灯在一天内的平均输出功率将比普通的平板太阳能电池板的输出功率输出高出27.3%;此外,新型树灯的输出电压、电流、功率基本上趋于一致,这些都高效地节约了电能。     

谐振式磁耦合无线电能传输系统传输特性及实验仪设计

利用磁耦合理论,分析了谐振式磁耦合无线电能传输系统的传输特性,开发了一种谐振式双线圈磁耦合无线电能传输实验仪.利用LED负载直观定性地观测了系统的传输特性,实验测量了发射线圈高频等效电阻及系统输出功率与信号频率、传输距离和负载的关系,获到了最大传输功率条件和频率分裂规律.实验表明,线圈在MHz频率下趋肤效应明显,频率越高,等效电阻越大;磁耦合无线电能传输系统的谐振特性不仅与频率相关,还与耦合系数相关;最佳全谐振时输出功率和传输效率最大.本实验仪可拓展测量RLC串联电路稳态特性,工作稳定,实验与理论吻合好.     

半导体光放大器中光波传输特性研究

根据半导体光放大器(SOA)载流子速率方程和光波在SOA内的传输方程,采用分段的方法计算出光波功率和相位与载流子浓度的关系公式。在泵浦光输入功率分别为5mW和15mW情况下通过仿真得到泵浦光输出波形和归一化转换光波形,其中归一化转换光的波形变化可间接体现不同泵浦光输入功率对SOA内载流子浓度的影响。分析了泵浦光波长和SOA注入电流对探测光的归一化输出、相位和频率啁啾产生的影响。结果表明,随着泵浦光波长的增加,探测光的三种光波特性曲线逐渐趋于平缓。注入电流将会直接影响到SOA的载流子浓度,以此对探测光的输出产生影响,注入电流越大,探测光的频率漂移越远。     

20GW低阻负载电感储能功率调节装置研究

 对电感储能/电爆炸丝断路开关功率调节系统进行了数值模拟，研制了输出峰值功率大于20GW的小型化低阻负载电感储能/电爆丝断路开关功率调节装置。实验结果表明：以电容器作为初始能源，在6~10Ω电阻负载上输出脉冲电压大于400kV、脉冲电流50~60kA，峰值功率大于20GW，能量转换效率大于30%。     

基于Metglas/PFC磁电层状复合材料的电能无线传输系统

本文完整推导了无直流偏磁条件下, 磁致伸缩材料和压电材料黏接而得的磁电层状复合材料输出电压、电流、磁电系数表达式, 制备了多个样品并实现了电能无线传输系统. 对样品的测试结果验证了理论分析的正确性. 进一步试验结果表明: 磁电层状复合材料的输出具有倍频特性, 材料长度与谐振频率成反比, 谐振状态下样品可在20 Oe的磁场中输出接近100 V (有效值)开路电压, 样品最大传输功率为520 mW (此为该传输方式下公开报道的最大功率), 功率密度为1.21 W/cm³, 样品最大传输效率达35%, 30°以内的偏转角度对材料的输出无显著影响. 试验结果表明, 基于Metglas/PFC磁电层状复合材料是小体积、 小功率、 对传输效率不甚敏感的电能无线传输应用的一种非常有前景的实现方式. 关键词： 磁电复合材料 无线能量传输     

注入功率比可调控的双泵浦复合腔501 nm青光激光器

为了探究提高500 nm附近激光高准确度应用的理论和技术依据,本文采用双泵浦源复合腔结合非线性和频变换,实现腔内两种波长基频光无增益竞争,可提高基频光输出功率,同时在复合腔内进行多次非线性频率变换,通过调控基频光注入功率比,使腔内光子数配比达到1∶1,从而有效提高了光-光转换效率及和频输出功率。对首次建立的理论模型进行了实验验证,分别采用Nd:YAG和Nd:YVO₄作为增益介质获取946 nm和1064 nm基频光输出,LBO为和频晶体;通过双泵浦源结构实现946 nm和1064 nm基频光无增益竞争,调节注入LBO光功率,对比注入功率比不同时的和频转换效率及输出功率,最终在基频光注入功率比为1.48∶1(即腔内光子数配比为1∶1)时获得最大输出功率923 mW的501 nm青光。     

Bragg光纤光栅用作滤波器时的输出光脉冲波形分析

对光纤光栅用作接收端光噪音滤波器进行了详细的理论分析,计算了通信系统中矩形光脉冲信号经“强”、“弱”Bragg光纤光栅滤波器后的输出光脉冲波形,同时也计算了矩形光脉冲信号经匹配光滤波器、现行光通信系统中常用F-P滤波器的输出光脉冲波形,对四种滤波器的输出光脉冲波形进行了分析和比较,并分析了输出信号在抽样判决时的码间干扰情况,从输出波形分析认为,光纤光栅用做接收端噪音滤波器比F-P滤波器具有更大的优越性.     

240 kJ模块化能库型脉冲放电电源研制北大核心CSCD

空间等离子体环境模拟与研究装置用于在地面模拟空间磁场和等离子体环境,需要在3.5μH电感、0.8 mΩ电阻的环向场线圈负载上产生前沿130μs、降流时间不大于1600μs、峰值260 kA的脉冲电流,因此设计了一套模块化的电容器型放电电源。针对相对较小电感的负载,根据设计要求的放电波形和开关组件通流能力,考虑负载短路故障的情形,给出了保护电感、优化的模块数量等回路参数计算方法。进一步采用传输电缆作为能量传输,同时将电缆寄生电感作为保护电感的方案,研制了一套由4个模块组成的放电电源。研究结果表明,本文给出的电路理论计算结果与设计要求一致,放电试验进一步证明电源设计满足设计放电波形要求。     

光传输系统中SPM效应的研究

从理论上分析了单信道光传输系统中SPM效应对传输性能的影响,并通过仿真得出了不同入纤功率情况下SPM效应对单信道光传输系统影响的定量数据,当入纤功率小于0 dBm时,SPM效应不明显;入纤功率在0～12 dBm时,SPM效应减弱了色散效应的作用,延长了系统的受限距离;入纤功率大于15 dBm时,SPM效应起主导作用,单信道光传输系统极限受限功率为18 dBm.     

基于MgO:APLN的多光参量振荡器实验研究及其逆转换过程演化分析

对基于MgO:APLN的多光参量振荡器进行了实验研究. 通过优化MgO:APLN极化结构及参量光耦合输出透过率, 在200 kHz高重复频率1064 nm激光抽运下, 通过单极化晶体实现了1.57 μm, 3.84 μm跨周期参量光输出, 平均功率分别达到2.4 W和1.31 W, 对应光-光转换效率为11.54%和6.25%. 同时针对多光参量振荡过程的逆转换现象, 通过耦合波方程对其进行了数值演化, 并引入“逆转换能量传导区”概念, 指出逆转换能量传导区的存在促使弱增益光学参量振荡器的参量光得到二次增强, 所得结论与实验结果相符合.     

Widely and continuously tunable optical parametric generator infrared laser

The experimental results of a high efficiency infrared laser are demonstrated on a quasi phase matched optical parametric generator in PPMgLN (5% MgO doping) pumped by a 1064 nm Nd:YAG laser. A broad continuous signal spectrum 1.56?C1.67 ??m are obtained by tuning the crystal temperature from 20°C to 200°C. When the average pump power is 1.82 W with about 70 ns pulse duration operating at a repetition rate of 10 kHz, the maximum total output power of the PPMgLN OPG is about 323.58 mW consisting of 210 mW of 1.639 ??m signal radiation and 113.58 mW of 3.02 ??m idler radiation.     

Solar system for exploitation of the whole collected energy

An innovative architecture for the exploitation of the whole collected solar energy is described. A sun pointing optical concentrator focuses the received energy, containing the part of the required solar spectrum, in a low loss optical fibre transmission line. The optical panel is small in size and able to follow the sun in order to collect the maximum of its energy. The support is flat, 5 mm thick and includes four optical concentrators. The efficiency of the optical system depends on the optical configuration and on the material utilised for the optical components. Single commercial connector to the fixed fibres connects the fibre optics’ four free ends. The energy is therefore properly transported to any user's end with an easy installation. The system was experimented for lightening, during the day, dissipated in a dark load in order to produce heat in some equipment and for photovoltaic applications. The total efficiency of the system was between 68% and 72%. Once the solar energy reaches the end of the transmission line, it can be addressed to the required utilisation by means of an optical switch, which redirects the sunlight towards the desired applicator. This procedure allows utilising the 100% of the sun-collected energy. Since the size of the panel was small, it can be placed, on the roof, on the garden, on the window-sill, on the field and on all sides exposed to sunlight.     

Ultrasonic transcutaneous energy transfer for powering implanted devices

This paper investigates ultrasonic transcutaneous energy transfer (UTET) as a method for energizing implanted devices at power level up to a few 100 mW. We propose a continuous wave 673 kHz single frequency operation to power devices implanted up to 40 mm deep subcutaneously. The proposed UTET demonstrated an overall peak power transfer efficiency of 27% at 70 mW output power (rectified DC power at the load).The transducers consisted of PZT plane discs of 15 mm diameter and 1.3 mm thick acoustic matching layer made of graphite. The power rectifier on the implant side attained 88.5% power transfer efficiency.The proposed approach is analyzed in detail, with design considerations provided to address issues such as recommended operating frequency range, acoustic link matching, receiver’s rectifying electronics, and tissue bio-safety concerns. Global optimization and design considerations for maximum power transfer are presented and verified by means of finite element simulations and experimental results.     

负载回路电感对低阻抗脉冲形成线输出波形的影响

 介绍了一个基于带状脉冲形成线的低阻抗实验平台,针对该平台设计了两种不同类型结构的匹配负载,并分别进行了实验研究,得到了不同的输出脉冲波形,发现轨道结构的水负载具有很低的负载回路电感,适于作为低阻抗脉冲形成线的匹配负载。实验结果表明：在开关电感一定的情况下,负载回路电感是影响低阻抗形成线输出波形的决定性因素。对于0.5 Ω的带状脉冲形成线,只有将负载回路电感控制在30 nH以内,才能获得波形较好的输出脉冲,高压实验结果也验证了此结论。利用数值模拟的方法,分析了负载回路电感对不同阻抗形成线输出波形的影响,结果表明：随着形成线阻抗的增加,负载回路电感对波形的影响越来越小。     

S波段锥形磁绝缘线振荡器长脉冲实验研究

 对一种由弱变和强变结构组成的锥形磁绝缘线振荡器进行了长脉冲实验研究。在二极管电压350 kV左右、电流约25 kA、脉宽约128 ns的条件下,获得了500 MW、脉宽约90 ns的高功率微波输出。对波形中出现的拐点进行了分析,研究表明：二极管电压波形好坏会对微波源的性能造成严重的影响,较好的电压波形是实现长脉冲运行的关键。同时对采用不锈钢平面负载、不锈钢丝网状负载以及石墨负载电子收集极进行了实验研究,研究表明采用石墨收集极可以输出较好的微波波形。     

Tunable DBR Lasers Fabricated by Selective Area Growth Technique

The tunable ridge waveguide distributed Brag g reflector (DBR) lasers grown by selective area growth and designed for WDM communication systems at 1.55 μm is reported. The threshold of DBR lasers is 62 mA and the output power is more than 8 mW; the isolation resistance between the active region and Bragg region is 30 kΩ; the tuning range is 6.5 nm which can provide 6 WDM channels with a 100 GHz spacing; in thetuning range, the single mode suppression ratio (SMSR) is more than 32 dB and the output power variation of different wavelengths is less than 3 dB.