微型能量采集技术与自驱动传感系统

目录
前言
第1章 微型能量采集技术 1
1.1 信息时代的能源危机 1
1.2 常用的能量采集技术 2
1.2.1 太阳能发电技术 2
1.2.2 热能发电技术 4
1.2.3 生物化学能发电技术 5
1.2.4 机械能发电技术 6
1.2.5 常见能量采集技术的比较 7
1.3 采集机械能的微型能量采集器 7
1.4 复合式能量采集系统 14
1.4.1 多能量采集器的复合供能 14
1.4.2 多能量采集器的复合储能 16
1.5 主动传感技术与自驱动智能微系统 17
1.5.1 主动传感技术原理概述 17
1.5.2 自驱动智能微系统概述 18
1.6 本章小结 19
参考文献 19
第2章 电磁式能量采集器 23
2.1 电磁能量采集原理 23
2.2 电磁式能量采集器的工作模式 24
2.3 电磁式能量采集器的结构设计与优化 26
2.4 电磁式能量采集器的制备工艺 29
2.4.1 硬磁材料的电镀工艺 29
2.4.2 能量采集器的制备工艺 32
2.5 电磁式能量采集器性能测试与分析 34
2.6 本章小结 36
参考文献 36
第3章 压电式能量采集器 37
3.1 压电能量采集原理 37
3.2 压电材料 38
3.3 压电式能量采集器的典型结构与仿真分析 40
3.4 压电式能量采集器的制备工艺 43
3.5 压电式能量采集器的性能测试与分析 45
3.5.1 压电式能量采集器的测试平台 45
3.5.2 压电式能量采集器的输出性能 46
3.6 本章小结 47
参考文献 47
第4章 摩擦发电机 49
4.1 摩擦发电原理 49
4.1.1 材料的摩擦序列 49
4.1.2 摩擦发电机的工作原理 50
4.2 接触分离式摩擦发电机 53
4.2.1 三明治结构 53
4.2.2 接触分离式摩擦发电机的制备工艺 55
4.2.3 接触分离式摩擦发电机的性能与应用 56
4.3 滑动式摩擦发电机 59
4.4 单电极式摩擦发电机 62
4.4.1 单电极式摩擦发电机的工作原理 62
4.4.2 单电极式摩擦发电机的结构设计 63
4.4.3 单电极式摩擦发电机的制备工艺 65
4.4.4 单电极式摩擦发电机的性能与应用 66
4.5 自由滑动式摩擦发电机 67
4.6 无电极式摩擦发电机 71
4.6.1 以大地为参考电极的工作原理 71
4.6.2 以大地为参考电极的结构设计 72
4.6.3 以大地为参考电极的性能与应用 73
4.6.4 以导体为参考电极的工作机理和结构设计 74
4.6.5 以导体为参考电极的性能与应用 76
4.7 摩擦发电机的性能优化 78
4.7.1 增加表面接触面积 78
4.7.2 改变表面材料得失电子的能力 81
4.7.3 提升表面电荷密度 83
4.8 本章小结 86
参考文献 86
第5章 三维能量采集器 89
5.1 三维结构的加工技术及应用 89
5.1.1 三维结构的加工技术 89
5.1.2 三维结构的应用 94
5.2 三维电磁式能量采集器 96
5.2.1 三维电磁式能量采集器的结构设计 97
5.2.2 三维电磁式能量采集器的制备工艺 98
5.2.3 三维电磁式能量采集器的性能与应用 99
5.3 三维压电式能量采集器 103
5.3.1 三维压电式能量采集器的结构设计 103
5.3.2 三维压电式能量采集器的制备工艺 103
5.3.3 三维压电式能量采集器的性能与应用 105
5.4 三维摩擦发电机 106
5.4.1 三维摩擦发电机的结构设计 106
5.4.2 三维摩擦发电机的制备工艺 109
5.4.3 三维摩擦发电机的性能与应用 110
5.5 液态环境下的三维摩擦发电机 112
5.5.1 液态环境下三维摩擦发电机的结构设计 112
5.5.2 液态环境下三维摩擦发电机的制备工艺 114
5.5.3 液态环境下三维摩擦发电机的性能与应用 116
5.6 本章小结 121
参考文献 122
第6章 复合式能量采集器 125
6.1 电磁-摩擦复合式能量采集器 125
6.1.1 电磁-摩擦复合式能量采集器的工作原理 125
6.1.2 电磁-摩擦复合式能量采集器的结构设计 127
6.1.3 电磁-摩擦复合式能量采集器的制备工艺 128
6.1.4 电磁-摩擦复合式能量采集器的性能与应用 129
6.2 压电-摩擦复合式能量采集器 131
6.2.1 压电-摩擦复合式能量采集器的工作原理 132
6.2.2 简单复合模式 135
6.2.3 异步工作模式 138
6.2.4 同步工作模式 142
6.3 光伏-摩擦复合式能量采集器 146
6.3.1 光伏-摩擦复合式能量采集器的工作原理 146
6.3.2 光伏-摩擦复合式能量采集器的结构设计 148
6.3.3 光伏-摩擦复合式能量采集器的制备工艺 149
6.3.4 光伏-摩擦复合式能量采集器的性能与应用 150
6.4 本章小结 152
参考文献 153
第7章 主动传感技术 155
7.1 主动传感原理 155
7.1.1 模拟式主动传感原理 155
7.1.2 数字式主动传感原理 156
7.2 基于振幅的主动压力传感器 157
7.2.1 基于振幅的主动压力传感器的工作原理与设计 157
7.2.2 基于振幅的主动压力传感器的制备工艺 159
7.2.3 基于振幅的主动压力传感器的性能与应用 160
7.3 基于比例的主动定位传感器 162
7.3.1 基于比例的主动定位传感器的工作原理与设计 162
7.3.2 基于比例的主动定位传感器的制备工艺 166
7.3.3 基于比例的主动定位传感器的性能与应用 168
7.4 基于频率的主动滑动传感器 173
7.4.1 基于频率的主动滑动传感器的工作原理与设计 174
7.4.2 基于频率的主动滑动传感器的制备工艺 178
7.4.3 基于频率的主动滑动传感器的性能与应用 179
7.5 基于开关模式的主动判别传感器 182
7.5.1 基于开关模式的主动判别传感器的工作原理与设计 182
7.5.2 基于开关模式的主动判别传感器的制备工艺 182
7.5.3 基于开关模式的主动判别传感器的性能与应用 184
7.6 基于比较模式的主动判别传感器 186
7.6.1 基于比较模式的主动判别传感器的工作原理与设计 186
7.6.2 基于比较模式的主动判别传感器的制备工艺 188
7.6.3 基于比较模式的主动判别传感器的性能与应用 189
7.7 本章小结 191
参考文献 191
第8章 自驱动智能微系统 192
8.1 系统构成 192
8.2 能量模块 193
8.2.1 能量存储 194
8.2.2 能量管理电路 197
8.2.3 自驱动能量单元 205
8.3 感知模块 212
8.3.1 非接触式电子皮肤的结构设计 213
8.3.2 标准化测试与性能表征 214
8.3.3 多通道人机交互界面的实时游戏平台 217
8.4 响应模块 219
8.4.1 基于无线传输的人体运动监测系统 220
8.4.2 自驱动可视化传感技术 222
8.5 应用实例 226
8.6 自驱动智能微系统的未来 228
参考文献 229