實驗名稱：輪胎內附壓電片式能量(liang)收集裝置的研究

　　研究方向：輪胎

　　測試目的：

　　在(zai)低速運動范圍內(nei)，輪(lun)胎內(nei)附壓電(dian)(dian)片(pian)式能(neng)(neng)(neng)量收(shou)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)方案同(tong)樣具有一定的(de)實用價值。輪(lun)胎內(nei)附壓電(dian)(dian)片(pian)式能(neng)(neng)(neng)量收(shou)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)優點在(zai)于裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)簡(jian)單(dan)，缺陷在(zai)于在(zai)強激勵(li)下易于發(fa)生壓電(dian)(dian)材(cai)料的(de)疲勞(lao)和破壞，同(tong)時輪(lun)胎高(gao)速運轉(zhuan)時溫度會急劇升高(gao)，溫度對能(neng)(neng)(neng)量收(shou)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)系(xi)統(tong)輸(shu)出性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)也不容忽略。針對溫度對輪(lun)胎內(nei)附壓電(dian)(dian)片(pian)式能(neng)(neng)(neng)量收(shou)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)問題，著重通(tong)過溫度適應性(xing)實驗對裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)輸(shu)出性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)進行研究。

　　測試設備：ATA-3080功(gong)率放大器、信號發生器、激振器、LabVIEW軟件平臺等。

　　實驗過程：

　　圖(tu)：改進后的(de)系(xi)統輸出(chu)電壓實驗平臺(tai)

　　改進后(hou)的(de)輪胎內附壓(ya)(ya)電片式能量(liang)收集裝置方案的(de)實(shi)驗(yan)室實(shi)驗(yan)平臺如(ru)上圖所示(shi)，實(shi)驗(yan)平臺中選取(qu)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)發(fa)生器作為(wei)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)源，并接入功率放(fang)大(da)器(ATA-3080)實(shi)現電壓(ya)(ya)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)放(fang)大(da)，將放(fang)大(da)后(hou)的(de)正弦電壓(ya)(ya)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)施加給YE系(xi)列激振(zhen)器，運用(yong)(yong)YE系(xi)列激振(zhen)器的(de)激勵(li)模(mo)擬(ni)路面對汽(qi)車(che)輪胎的(de)沖擊。實(shi)驗(yan)平臺中運用(yong)(yong)3mm厚(hou)度的(de)膠皮(pi)替代汽(qi)車(che)輪胎的(de)胎面，借助兩塊L型(xing)角鐵建立模(mo)擬(ni)的(de)汽(qi)車(che)輪胎平臺，選用(yong)(yong)環氧樹脂(zhi)粘(zhan)合劑(3M：DP460)將壓(ya)(ya)電纖維(wei)復(fu)合材(cai)料(liao)(MFC-8514-P1，MFC)粘(zhan)合到3mm厚(hou)度的(de)膠皮(pi)上，利用(yong)(yong)6366采集卡和在上位(wei)機上搭(da)建的(de)LabVIEW軟件平臺對系(xi)統輸(shu)出的(de)電壓(ya)(ya)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)進行采集。

　　在原有實驗平臺的(de)基(ji)礎上，增加(jia)了微電(dian)(dian)腦溫(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制器，具體實驗平臺如下(xia)圖所示，控(kong)制器由恒溫(wen)(wen)加(jia)熱(re)(re)板(ban)和LED顯示器組成，可調(diao)(diao)節(jie)(jie)加(jia)熱(re)(re)板(ban)對壓電(dian)(dian)片所在區域進(jin)行加(jia)熱(re)(re)至(zhi)指(zhi)定溫(wen)(wen)度(du)(du)，現調(diao)(diao)節(jie)(jie)微電(dian)(dian)腦溫(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制器至(zhi)不(bu)同溫(wen)(wen)度(du)(du)，控(kong)制YE系列激振(zhen)器的(de)激勵頻(pin)率為(wei)(wei)2.8Hz，脈沖寬(kuan)度(du)(du)為(wei)(wei)40ms，來測試不(bu)同溫(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)系統輸出(chu)電(dian)(dian)壓的(de)結果。運(yun)用微電(dian)(dian)腦溫(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制器調(diao)(diao)節(jie)(jie)壓電(dian)(dian)片表(biao)面(mian)的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)室溫(wen)(wen)(20℃)到80℃，來模擬(ni)路面(mian)上正(zheng)常工作的(de)輪胎(tai)所處的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)圍，來研(yan)究溫(wen)(wen)度(du)(du)變化(hua)對收(shou)集方案(an)能量(liang)輸出(chu)性(xing)能的(de)影(ying)響(xiang)。

　　圖：溫(wen)度對系統(tong)輸出電壓的影響實驗平臺(tai)圖

　　實驗結果：

圖：不同(tong)溫度下的系(xi)統輸出電(dian)壓(ya)的有(you)效值實驗結果(guo)圖

　　現(xian)通過微(wei)電(dian)(dian)腦溫度(du)控(kong)制器(qi)調節加熱(re)板的溫度(du)從(cong)室(shi)溫(20℃)到80℃，來研究(jiu)不同溫度(du)下的系統輸出電(dian)(dian)壓有效值的變(bian)化情況，具體實驗結果如(ru)上圖所示。

　　實(shi)驗(yan)中(zhong)(zhong)每(mei)間(jian)隔10℃進行一次(ci)實(shi)驗(yan)，為(wei)(wei)了驗(yan)證(zheng)壓(ya)電材(cai)料對(dui)于高(gao)溫(wen)(wen)情(qing)況下的(de)耐(nai)久性，每(mei)次(ci)溫(wen)(wen)度(du)(du)保持10分(fen)鐘后(hou)讀取結(jie)果(guo)。從(cong)實(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)圖中(zhong)(zhong)可看出(chu)，溫(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)從(cong)20℃到80℃的(de)變化范圍內時(shi)(shi)(shi)，系統輸出(chu)開路電壓(ya)的(de)有(you)(you)效值(zhi)沒(mei)有(you)(you)發生(sheng)明顯(xian)變化，溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)80℃時(shi)(shi)(shi)輸出(chu)電壓(ya)有(you)(you)效值(zhi)最低為(wei)(wei)2.64V，溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)50℃時(shi)(shi)(shi)輸出(chu)電壓(ya)有(you)(you)效值(zhi)最高(gao)為(wei)(wei)2.87V，整體上來看相差不大。由此可以(yi)初步(bu)說(shuo)明，此能量(liang)收集方案能適應輪胎(tai)在(zai)實(shi)際工(gong)作時(shi)(shi)(shi)溫(wen)(wen)度(du)(du)會(hui)升高(gao)的(de)特(te)殊情(qing)況，溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)對(dui)使用壓(ya)電纖維復(fu)合材(cai)料(MFC)的(de)輪胎(tai)內附壓(ya)電片式能量(liang)收集方案沒(mei)有(you)(you)明顯(xian)影響。

　　安泰ATA-3080功率放大器：

　　圖：ATA-3080功率放大器指標參數

　　本文實驗素材由西安(an)(an)安(an)(an)泰電(dian)(dian)子(zi)整理(li)發(fa)布(bu)。Aigtek已經成為在(zai)業(ye)(ye)界擁有(you)廣(guang)泛產(chan)品(pin)線，且具有(you)相(xiang)當(dang)(dang)規(gui)模(mo)的儀(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)設備供(gong)(gong)應商，樣機(ji)都支持免(mian)費試用(yong)。西安(an)(an)安(an)(an)泰電(dian)(dian)子(zi)是專(zhuan)業(ye)(ye)從事(shi)功率(lv)放(fang)(fang)大器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、高(gao)壓(ya)放(fang)(fang)大器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、功率(lv)信號(hao)(hao)源(yuan)(yuan)(yuan)、前(qian)置微小信號(hao)(hao)放(fang)(fang)大器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、高(gao)精度電(dian)(dian)壓(ya)源(yuan)(yuan)(yuan)、高(gao)精度電(dian)(dian)流源(yuan)(yuan)(yuan)等電(dian)(dian)子(zi)測量儀(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)研(yan)發(fa)、生產(chan)和(he)銷售(shou)的高(gao)科技(ji)企(qi)業(ye)(ye)。公(gong)司(si)致力于功率(lv)放(fang)(fang)大器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、功率(lv)信號(hao)(hao)源(yuan)(yuan)(yuan)、計量校準源(yuan)(yuan)(yuan)等產(chan)品(pin)為核心(xin)的相(xiang)關行業(ye)(ye)測試解決方(fang)案的研(yan)究，為用(yong)戶提供(gong)(gong)具有(you)競爭力的測試方(fang)案，Aigtek已經成為在(zai)業(ye)(ye)界擁有(you)廣(guang)泛產(chan)品(pin)線，且具有(you)相(xiang)當(dang)(dang)規(gui)模(mo)的儀(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)設備供(gong)(gong)應商，樣機(ji)都支持免(mian)費試用(yong)。如想了解更多功率(lv)放(fang)(fang)大器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)等產(chan)品(pin)，請持續關注安(an)(an)泰電(dian)(dian)子(zi)官網hkdyw.cn或撥打(da)029-88865020。

　　本文實驗(yan)案例參考(kao)自(zi)知網(wang)論文《智能(neng)車輪壓電能(neng)量收集裝置的(de)設計和研究》