多维无线能量传输体内微机电系统的设计与实验研究

以改进体内微机电系统传输功率的稳定性为目的,设计了多维无线能量传输系统,包括耦合结构和外围的微型化印制电路板(PCB)。二维外围PCB将两块一维的PCB连接使用。通过对二维无线能量传输系统的测试,表明该系统能够较好地驱动胶囊内窥镜系统工作。对三维无线能量传输系统的外围PCB进行设计。分析无线能量微机电系统的布局优化和外壳结构设计方案。     

体内微机电无线能量传输系统性能仿真与实验研究

介绍了体内微机电无线能量传输系统的基本构成,应用Matlab Simulink工具建立系统仿真模型,研究了负载对初级绕组电流和负载电压的影响,以及负载与系统频率对输出功率和传输效率的影响。同时建立了无线能量传输测试系统,仿真值与测试结果是一致的。     

体内微机电系统的三维无线能量传输装置的设计和实验

设计了基于电磁感应原理的体内无线能量传输系统,为体内内窥镜胶囊提供能量。首先,通过建立数学模型对三维无线能量接收线圈正交绕组的接收性能进行仿真,获得不同姿态下系统的耦合系数。结果表明:三维正交线圈在不同姿态下能有效地进行互补。然后,根据体内内窥镜胶囊尺寸要求,设计制造了微型接收绕组和整流稳压电路,并用此系统给自制的图像采集系统供能,且对实际传输的电压和电流进行测量。实验结果表明:该三维接收系统的能量传输效率和稳定性能够满足实际需要。     

胶囊微机电系统的无线信号传输性能分析与实验

胶囊微机电系统在体内所采集到的信号是利用无线信号进行传输的。无线信号有可能无法穿透胶囊外壳和在人体组织内造成剧烈衰减。本文首先从理论上分析了无线信号的频率、天线形状、胶囊外壳材料和人体组织等方面对系统无线信号传输性能的影响,然后计算了2.4 GHz的天线参数,最后对胶囊采用不同形状的天线、外壳材料和在不同的外围人体组织中进行了传输距离的实验研究。     

多维无线能量传输系统的设计与优化

为实现胃肠道胶囊机器人多维无线能量传输,减小接收线圈的绕制维度、体积与产热,设计了一种双维正交矩形螺线管对发射线圈结构。可通过控制不同组发射线圈的电流来改变合成磁场方向,同时该结构发射线圈内部可嵌入磁芯,其线圈间距也可根据检测者体型灵活调整,减小功率损耗。建立了所构建无线能量传输系统的理论模型,通过有限元仿真验证磁芯对系统性能的提高,最后通过搭建实验平台进行测试,优化了单维接收线圈的参数,同时实验验证了该系统在不同发射线圈间距下的可行性。实验结果表明,在线径为0.05 mm的条件下,所构建系统接收线圈的最佳绕制股数为12,优化后的匝数为120。当发射电压为15 V,发射线圈间距为300 mm的条件下得到的中心最小接收功率为1 578mW,能量传输效率为3.85%。该系统在300～500 mm发射线圈间距下均可满足胶囊机器人的功率需求。     

胃肠道机器人的无线能量传输系统的优化

胃肠道机器人的无线能量传输(WPT)系统的性能易受到尺寸、安全性等诸多因素的影响。为使胃肠道机器人在这些限制下依然能够安全稳定地接收能量,本文建立了系统的数学模型,并用智能优化算法对其进行优化。采用平板螺旋线圈作为系统的发射线圈,建立能量传输系统优化的数学模型。接着,根据安全性、功率要求等限制分析系统的约束条件,并以效能积作为优化函数。对粒子群优化算法进行改进,并引入布谷鸟搜索策略。最后,用改进的粒子群算法对系统进行优化,并对优化后的参数进行了实验验证。实验结果表明:系统传输效率为10.2%,接收功率为637 mW,达到预期结果。优化后的WPT系统基本满足了胃肠道机器人能量传输的要求。     

微机电系统集成设计方法与实现技术

针对微机电系统设计所存在的多学科交叉、周期长等问题，提出自顶向下设计与自底向上修正的双向微机电系统集成设计方法，将设计流程分为系统级、器件级和工艺级三个阶层；以微惯性器件为典型对象研究了各阶层的关键实现技术，并在此基础上构建微机电系统集成设计平台；所进行的硅微加速度计设计实例说明平台的设计流程可行，同时平台所具有的系统级、器件级和工艺级的多设计入口以及各阶层的全参数化驱动设计功能可提高微机电系统设计的效率。     

心脏起搏器无线能量传输装置的设计与研究

首先介绍了基于谐振磁耦合的心脏起搏器无线能量传输系统工作原理和电路补偿结构,然后建立了系统数学模型,推导了输出功率和耦合效率的数学公式,研制了心脏起搏器的谐振无线能量传输系统,包括选用集成电路芯片XKT-412与XKT-3168设计系统初级发射电路、次级接收电路,绕制初次级线圈,对补偿电容进行选型并进行负载匹配等。最后通过试验找出了系统最佳工作条件,实验结果显示当输入电压5V,传输距离10mm时,负载端电压为5.05V,输出功率0.543W,系统耦合效率可达43.41%,表明该设计是可行和有效的。     

基于微机电系统的振动能量采集器件设计分析

微能量采集器中电容式采集器易与IC工艺集成,目前已知的传统电容式微能量采集器都需要外加电压,这在很大程度上限制电容式微能量采集器的实际使用。针对该问题,基于微机电系统工艺,提出功函数原理电容式微能量采集器,给出采用两种不同金属作为电容极板电极的采集器原理模型设计,并建立相应系统数学模型,计算大致悬臂梁长度的设置与范围,使用有限元模拟软件ANSYS进行进一步分析与优化设计。在此理论基础上设计出的新型振动能量采集器,可克服传统电容式微能量采集器需要外界提供电源这一缺点。     

磁共振无线能量传输拓扑结构特性研究

研究磁共振无线能量传输拓扑结构的一般特性,即变输入(激励、损耗)条件下谐振能量在时域上的存储、振荡的谐振规律。建立了基于输入项的链式拓扑结构、分支拓扑结构的能量谐振模型,通过求解两种拓扑结构变激励、变损耗输入条件下的能量振荡时域解,分别得到链式拓扑条件下的距离增强条件和分支拓扑结构下的能量分配条件。以单一中继拓扑结构和两负载拓扑为实例,在相隔线圈无耦合、负载之间无耦合的假设条件下,建立了基于能量的最大传输容量模型和负载间能量"抢夺"模型,实验验证了链式拓扑结构最大传输距离增强条件和分支拓扑结构能量分配模型的正确性。     

无线视频监控系统视频传输模块的软件设计

介绍了基于DM642和CDMA的无线视频监控系统中视频传输模块的设计方案.给出了McBSP模块、EDMA控制器和CDMA模块的配置方法,实现了DM642下位机和监控中心上位机之间通过TCP和UDP相结合方式的通信,达到了较好的传输效果.     

人体温度数字式无线检测微机电系统的设计与研制

通过理论分析和实验研究,提出了一种用于人体温度数字式无线检测的微机电系统的设计方法。针对人体的特殊使用条件及环境,本着微体积可靠性高等设计原则,分别讨论了温度传感器的选择和设计、封装外壳的设计和无线温度信号发射与接收的设计,并研制出符合设计要求的微机电系统,对系统进行了体外温度测量实验,实验结果表明系统设计可行。     

串接式无线数据传输系统的设计

为了实现复杂环境下的远距离无线数据传输,介绍了一种基于AT89S51单片机和无线射频芯片nRF401的无线数据传输系统的设计,给出了系统的串接式结构、数据串接传输的方法以及各工作点的软硬件设计,并通过VB语言实现传输系统与计算机的通信。该系统结构简单,能耗低,是一种低成本的远距离传输系统,能广泛应用于铁路运输监测、环境监测、工业数据传输等多个领域。     

一种低功耗的红外无线视频传输系统

设计了一套用于传送视频信号的低功耗红外无线传输系统.该系统以反熔丝工艺的FPGA器件作为编解码核心,高速串行红外收发器作为收发模组.FPGA内部配置了游程长度受限码作为红外信道编解码逻辑,并与缓冲、串并/并串转换、循环冗余校验、扰码/解扰等模块一起构成编解码核心.配合辅助的AD/DA接口电路,可实现对复合视频信号从采集缓冲、编码发射到解码回放的完整功能演示.该传输系统的位速率高达16 Mbit/s,而发射模块的功耗低于500 mW,适合应用于大型视频处理系统中作视频采集设备与视频处理设备间的无线接口.     

载货汽车动力传动系统的优化设计

针对某一载货汽车的性能参数,提出原车整车匹配方面存在的问题。运用GT-DRIVE自带的DOE优化分析功能模块,优化汽车的传动系参数,通过改变主减速器速比和变速器各挡速比,提出了分别以整车动力性、燃油经济性以及权衡整车动力性、燃油经济性为目标的三种优化方案,通过分析结果,合理改变传动系参数,最终达到优化整车性能的目的。     

基于CC1000的无线数据传输系统的设计

应用低功耗的无线收发芯片CC1000和ATMEL公司生产的AT-MEGA128单片机组成的无线数据传输系统,具有低成本、低功耗、易于安装和高可靠性等特点,同时其使用频段满足国家无线管制的要求,无须申请即可使用。因而是低功耗、低成本要求的无线通信系统的理想选择。     

一种小型磁谐振式无线电能传输系统的实验研究

针对基于电磁感应的无线充电的Qi标准实现充电的前提是两线圈必须相靠极近且位置相对固定的问题,对磁谐振式无线电能传输技术的原理及模型进行了研究,并分析了几个影响电能传输效率的因素。设计并制作了一种小型磁谐振式无线电能传输系统的发射端线圈,以增加无线电能传输的距离及产生较大范围的磁场,从而使接收端可以在更大范围内移动,接收端线圈则采用了通用的接收线圈以增加系统的实用性。实验结果表明,该系统能正常工作并且发现系统的谐振点,同时发现在该工作状态下传输的电能也最多,同时传输距离也变长。