3.2.1 电感同步开关采集电路 17

3.2.2 双同步开关采集电路 19

3.3  同步电荷能量采集电路设计 20

4.气流致振压电发电机测试实验 22

4.1 吹风试验 22

参考文献 26

1 绪论

1.1 论文的背景以及研究的问题

引信物理电源是将弹丸外部环境的机械能、化学能或者其他形式的能量转化 成为引信所需要电能的装置[1]。它可以将弹丸在发射和飞行环境中受到的各种环 境力，比如惯性力、气流等等直接或者是间接地转化成为电能的专用电源，而它 的主要功能是为电引信的正常工作提供所需要的电能，实际上，引信物理电源是 一种弹载发电机[2]，随着弹丸引信的不断地发展而不断发展。

由于物理电源具有长期存储的优点，因而，受到国内外学者的重视，目前已 出现磁后座发电机、涡轮发电机等等[3]。在目前的情况下，国内的研究、制造水 平尚且不能够提供更小尺寸的物理电源，化学电源依然是当前引信电源的选择之 一，如锂电池。而在另一方面，锂电池等储备电池的尺寸依然比较大，还是不能 满足小口径弹丸引信的需要。还有就是锂电池不是从发射环境中获取能量的电源， 因此，从与引信有关的安全性设计标准的要求来看，这显然不是一个理想的电源

[4]。因此，引信的小型化已经成为了现代引信电源的发展方向，研制小体积、高

功率引信压电发电机也非常重要[5]。 同时，在相关的民用方面，开发各种新型能源还有可再生的能源已经不断成

为了各国能源建设还有发展所遵循的一项原则。在近些年来，风力还有气流发电 技术都已经成为了各国所研究的重点[6]。从利用环境气流的小型共振压电发电 机的关键技术研究，从各个研究背景、应用的需求等等，振动能量收集都是有着 重要意义和创新性的研究课题。因此，在各种能源当中，振动能是一种清洁的可 再生能源。它的振源是来自于机械振动等等，将振动的能量收集起来用于发电， 同时也可以作为其他能源的补充[7]。还有就是风能本身是一种相当廉价的能源 资源，相比于热力发电肯定是会有更高受益的。同时，利用压电材料的正压电效 应来收集能量，不受场地限制，且不发热无电磁污染。而且同时具有结构简单， 容易小型话等等的优点[8-11]。

可是，从目前的情况来看，振动压电发电机仅仅能够满足低能耗的产品和微 功耗的小型照明的需求。如何把自然存在的运动还有振动包括流体等能量更加有 效地转化成为电能，进一步地提高压电发电机的输出功率，是当下国内的主要在

攻克的难题。

1.2 本文设计要求

振动式压电发电机设计主要包括三个方面：（1）设计振动激励系统，为压电 换能器的压电振子提供振动能；（2）压电换能器，将振动能转变为电能；（3）接 口电路，将压电振子输出电能转换成负载（用户）可直接利用的电能。对于第 1论文网

个设计内容，主要是完成驱动；第 2 个设计内容是采用压电元件实现机电转换；

第 3 个设计内容是完成功率匹配和能量管理。

本论文的设计任务主要是第 3 个设计内容，接口电路设计。有关功率调理电 路，较成熟，已开发出各种能量调理电路，结构基本相同，无论是使用标准接口 电路还是基于开关的同步电路。现有理论体系基本可以预测压电能量收集系统的 电学性能，本文设计的接口电路旨在优化能量调理电路和增加收集功率方面。