聲能發(fā)電系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為了對(duì)諸如機(jī)器噪聲、交通噪聲等環(huán)境中的噪聲進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，將其轉(zhuǎn)換為電能，對(duì)電磁式聲電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的機(jī)理進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)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(duì)入射聲壓進(jìn)行放大；后者作為聲電轉(zhuǎn)換元件，將Helmholtz共鳴器腔體內(nèi)的聲能轉(zhuǎn)換為電能。系統(tǒng)處于諧振狀態(tài)時(shí)，入射聲壓在Helmholtz共鳴器腔體內(nèi)被放大到最大。Helmholtz共鳴器腔體內(nèi)波動(dòng)聲壓作用于振膜時(shí)，振膜產(chǎn)生與波動(dòng)聲壓同頻

2、率的振動(dòng)。振膜振動(dòng)帶動(dòng)音圈做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，使音圈兩端產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)聲能與電能的轉(zhuǎn)換。 運(yùn)用動(dòng)力類(lèi)比方法獲得了Helmholtz共鳴器和電磁式換能器矩陣的等效類(lèi)比電路，通過(guò)變量器將兩者連接起來(lái)組成了系統(tǒng)等效類(lèi)比電路，建立了電磁式聲能發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。利用MATLAB軟件編制模擬程序，以入射聲波驅(qū)動(dòng)頻率、入射聲壓振幅、電阻負(fù)載和換能器參數(shù)作為輸入變量對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了討論。 基于系

3、統(tǒng)物理模型設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了入射聲波驅(qū)動(dòng)頻率、入射聲壓振幅、電阻負(fù)載以及換能器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，得出以下結(jié)論：當(dāng)聲波驅(qū)動(dòng)頻率達(dá)到系統(tǒng)的諧振頻率時(shí)，系統(tǒng)可獲得最大的功率輸出；系統(tǒng)處于諧振狀態(tài)時(shí)，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(fù)載阻抗，可獲得最佳的功率輸出；提高換能器的品質(zhì)因數(shù)可以提高系統(tǒng)的功率輸出和聲電轉(zhuǎn)換效率。 從聲能發(fā)電系統(tǒng)對(duì)輸入聲波驅(qū)動(dòng)頻率的響應(yīng)、對(duì)輸入聲波振幅的響應(yīng)及對(duì)電阻負(fù)載變