云手机网页版 高压功率放大器在水下超声无线电能传输系统测试中的应用

实验名称：水下超声无线电能传输系统测试

研究方向：科技快速发展，人们发觉在对海洋资源进行勘探、开发与利用，以及进行海洋环境监测时，大量水下机电和传感设备的支持不可或缺。欲保障水下机电设备工作时具备实时性、可靠性以及不间断性，就得为其安全、便捷地补充电能。然而传统供电方式存在成本高昂、灵活性差、存在安全隐患且受充电距离和海水深度限制等缺点，所以可用于水下设备的无线电能传输技术备受极大关注。超声波，因其在海水介质里具备方向性良好、传播距离长远、声衰减小、不存在电磁干扰等优点，致使超声无线电能传输技术成为解决水下设备供电问题的有效途径。本研究借助实验来进行测试，探究超声无线电能传输的可行性以及影响效率的指标参数。

其实验所为达成的目的在于，借助自行搭建起来的处在水下环境的超声无线电能传输之实验平台，去探究负载电阻这一因素，以及输入电压这一因素，还有传输距离这一因素，和接收换能器这一因素，对于超声无线电能传输系统整个体系的输出功率以及传输效率所产生的影响。

经测试的设备，有信号发生器，还有ATA - 4014高压功率放大器，接着是发射/接收换能器，另外还有示波器等。

实验过程如下，先是使用AFG30122型信号发生器开·云体育app下载安装，输出与发射换能器谐振频率相同的正弦波信号，接着通过ATA - 4014高压功率放大器，把电信号放大，进而驱动发射换能器，将该电信号变换为超声信号，再向接收换能器传输，之后接收换能器把接收到的超声信号再度转化成电信号，最后利用示波器读取接收换能器输出的电压值，以及负载电阻两端的电压值。

实验得出的结果是这样的：此次测试所面对的条件是，传输的距离设定为30厘米，负载电阻的值是38.5。在输入电压从20伏特开始增加，一直增加到70伏特这个情况下，输出功率是逐渐地从0.2瓦特增加到2.11瓦特的。然而，传输效率却呈现出下降的一种趋势。当换能器在人下方进行工作的时候，换能器的等效电路呈现为静态电容与动态电阻的并联模式，系统呈现出容性。依据交流电路理论，加载于压电换能器之上的电流与电压之间必定存在相位差0，进而产生无功功率，这会致使有功功率的输出以及激励源效率降低，与此同时造成电路中电能损失增多kiayun手机版登录app游戏登录入口.手机端安装.cc，严重时会使得换能器发热极为严重，降低能量转换效率。在不同输入电压的情形下，输出端输入电流、相位差、有效输入功率以及空负载状况下接收换能器两端输出电压如图2所示。当输入电压增大时，输入电流开始逐渐增大，接收换能器两端的输出电压也随之逐渐增大，与此同时kiayun手机版登录入口，输入电压与电流之间的相位差同样逐渐增大，其角度从20°开始增加，一直增加到35°，就如同图2(b)所展示的那样，当输入电压为60V时，输入电流和输出电压之间有着30°的相位差。

图2：不同输入电压水下UWET系统输出功率和能量传输效率

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