冲击工况下用于煤岩界面识别系统的压电叠堆俘能器研究

doi:10.11799/ce201704032

煤炭工程 ›› 2017, Vol. 49 ›› Issue (4): 108-111.doi: 10.11799/ce201704032

冲击工况下用于煤岩界面识别系统的压电叠堆俘能器研究

解胜东¹,王建军²,张希¹,雷建平³,冀健龙¹,葛阳¹,桑胜波¹,张文栋¹,廉自生⁴

1. 太原理工大学信息工程学院微纳系统研究中心
2. 北京科技大学应用化学系
3. 太原理工大学力学学院
4. 太原理工大学机械工程学院机械设计系

收稿日期:2016-10-27 修回日期:2016-12-28 出版日期:2017-04-09 发布日期:2017-05-16
通讯作者: 冀健龙 E-mail:jianlongji@yeah.net

A wireless and self-powered coal-rock interface recognition system based on the piezoelectric stacks

Received:2016-10-27 Revised:2016-12-28 Online:2017-04-09 Published:2017-05-16

摘要/Abstract

摘要： 针对当前切割响应分析法识别煤岩界面所存在的有线传输和供电困难等问题，提出了一种基于压电叠堆的无线、自供能煤岩界面识别系统。阐述了系统整体设计方案、能量采集与能源管理模块、信号处理与无线传输等模块的功能。在自主研发的落锤装置上进行了压电俘能器冲击实验，研究了压电叠堆俘能器的冲击载荷响应特性。实验结果表明，受冲击载荷作用，俘能器输出电压随着冲击力大小呈线性变化，且当落锤高度为250mm时其输出功率可达到35W，理论上足以为各种传感器和ZigBee无线模块供电。

关键词: 煤岩界面识别, 压电叠堆, 自供电, 冲击载荷, 无线

Abstract: In order to overcome the obstacles of cable transmission and power supply of current Cutting Response Analysis (CRA) method, a self-powered coal-rock interface recognition system based on the piezoelectric stacks was proposed. The design of the system has been illustrated. In detail, the functions of the modules including the energy harvester and energy management circuits, as well as signal processing and wireless transmission modules were demonstrated respectively. The experiments that the piezoelectric stacks were impacted by shock load was conducted on the self-developed drop hammer and the response characteristics of the piezoelectric stacks to the shock load were investigated to explore the system feasibility and actual situation when the pick cut the coal-rock interface. The experimental results demonstrate that the piezoelectric stack harvester’s output power reached 35W when the height of the drop hammer was 250mm, which could power various sensors and the ZigBee wireless module.

中图分类号:

TD655

解胜东，王建军，冀健龙，桑胜波，张文栋，廉自生. 冲击工况下用于煤岩界面识别系统的压电叠堆俘能器研究[J]. 煤炭工程, 2017, 49(4): 108-111.

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参考文献

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