水下超声无线电能传输系统的电学阻抗匹配研究.PDF

水下超声无线电能传输系统的电学 阻抗匹配研究 报 告 人：许康 指导教师：陈希有教授 单 位：大连理工大学电气工程学院 LOGO 内容提要 1. 研究背景及现状 2. 理论研究 3. 实验研究 4. 结语 1 1.1 研究背景 问题——海洋环境下无线电能传输 如何便捷有效地为各种海下探测或监测设备进行无线充电？ 相比于其他形式的无线电能 传输技术，超声波方式更适合海 洋环境下的无线电能传输！ 1.1 研究背景 对于探索植入式医疗设备的无 线充电技术具有重要意义 超声波可以在金属介质中传播， 可以解决为密闭金属容器内的电 子设备供电问题。 1.2 研究现状 按声波传输介质分类：生物组织、金属壁、空气 为植入体内的医疗设备进行无线充电是国外超声波无线电能传输 研究领域的热点。使用的频率范围0.5~2.25MHz ，已经实现了功率 29μW~ 100mW ，效率39.1%的能量传输。 Ozeri设计UTET系统可为100mW级的小型植入式医疗 设备充电，效率最高可达到39.1% 1.2 研究现状 金属壁介质容易实现大功率的能量传 输。 右图装置实现了效率84% ，功率1kW 以上的能量传输，可用于航天器上的无线 充电。 加州理工大学喷气推进实验室实验平台 空气介质无法进行大功率的能量传输， 且国内外研究较少。 左图装置实现了频率27.7kHz ，空气 气隙2mm ，最大功率约6.8mW 的能量传 输。 东南大学实验平台 内容提要 1. 研究背景及现状 2. 理论研究 2.1 原理及特性 2.2 换能器建模 2.3 电学阻抗匹配 2.1 原理及特性 原理 在发射端利用压电材料的逆压电效应，将电能转换为声能。 声能在气体、液体或固体等介质中定向传输，并在接收端利用压 电材料的压电效应，将声能转换回电能。 介质 能量收 电源 负载 集电路 发射换 接收换