聲能發(fā)電系統(tǒng)的理論與實驗研究.pdf

1、為了對諸如機器噪聲、交通噪聲等環(huán)境中的噪聲進行開發(fā)利用，將其轉換為電能，對電磁式聲電轉換系統(tǒng)的機理進行了理論與實驗研究。該系統(tǒng)包括Helmholtz共鳴器和電磁式換能器矩陣兩部分，前者作為聲壓放大器，對入射聲壓進行放大；后者作為聲電轉換元件，將Helmholtz共鳴器腔體內的聲能轉換為電能。系統(tǒng)處于諧振狀態(tài)時，入射聲壓在Helmholtz共鳴器腔體內被放大到最大。Helmholtz共鳴器腔體內波動聲壓作用于振膜時，振膜產生與波動聲壓同頻

2、率的振動。振膜振動帶動音圈做切割磁力線運動，使音圈兩端產生相應的感應電動勢，從而實現(xiàn)聲能與電能的轉換。 運用動力類比方法獲得了Helmholtz共鳴器和電磁式換能器矩陣的等效類比電路，通過變量器將兩者連接起來組成了系統(tǒng)等效類比電路，建立了電磁式聲能發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型。利用MATLAB軟件編制模擬程序，以入射聲波驅動頻率、入射聲壓振幅、電阻負載和換能器參數(shù)作為輸入變量對系統(tǒng)數(shù)學模型進行求解，并對模擬結果進行了討論。 基于系

3、統(tǒng)物理模型設計了一套實驗裝置，通過實驗研究了入射聲波驅動頻率、入射聲壓振幅、電阻負載以及換能器參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，得出以下結論：當聲波驅動頻率達到系統(tǒng)的諧振頻率時，系統(tǒng)可獲得最大的功率輸出；系統(tǒng)處于諧振狀態(tài)時，功率輸出隨輸入聲壓的增大而增大；選擇與系統(tǒng)相匹配的最佳負載阻抗，可獲得最佳的功率輸出；提高換能器的品質因數(shù)可以提高系統(tǒng)的功率輸出和聲電轉換效率。 從聲能發(fā)電系統(tǒng)對輸入聲波驅動頻率的響應、對輸入聲波振幅的響應及對電阻負載變