桥梁结构振动发电装置设计

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毕业论文范文题目： 桥梁结构振动发电装置设计，论文范文关键词： 桥梁结构振动发电装置设计
桥梁结构振动发电装置设计毕业论文范文介绍开始：
　　前言
　　随着经济的发展和科技的进步，大型桥梁工程的建设规模和速度都在快速增长，随之而来的各种工程事故也层出不穷，桥梁结构长期受到车辆、行人、地震等的振动影响，其受力状态及性能都随之发生改变，必须对桥梁结构进行定期检测，以保证桥梁的安全运营，桥梁结构变形监测工作就显得愈加重要。传统接人方式为各种微处理器、传感器以及无线发射器供电通常不仅需要昂贵的布线，而且需要接入电力电源，长期监测下来，直接导致技术成本激增，再加上不合理的布线方式也影响采集数据的精准度。尤其是边远地区，交通不便，对桥梁监测的供电更是一个问题。
　　本文通过国内外振动能量采集方案的对比研究，由桥梁振动得到环境振动能出发，以桥梁健康监测系统器件提供电量为目的，设计了“能量转换一能量存储”的桥梁振动发电方法。能量转换以“悬臂梁一连杆—曲柄”为机械结构模型将机械能进行传递，并通过发电机转换为电能，能量存储结合蓄电池的优点进行设计。
　　在技术研究方面，鉴于将要研究的桥梁振动发电装置采用的“悬臂梁—连杆—摇杆”能量传递结构，如何最大限度的将桥梁振动时的机械能传递到发电机，并且在能量存储中，采用的铅酸蓄电池储能，怎样把发电机通过机械结构把机械能转换的电能高效率的存储在蓄电池中，而且要保持蓄电池的寿命和安全，即不能出现蓄电池的过充过放电，这些都是研制桥梁振动发电装置的重要课题。因此，提高整套装置效率的关键问题还是在于对能量传递机械结构和能量存储电路结构的处理。在这个课题中，我们将努力改进“悬臂梁—连杆—摇杆”能量传递结构，优化能量存储电路结构处理方法。通过采取以上的措施，将有助于提高桥梁振动发电装置的能量转换效率，为相关学科的研究提供强有力的实验技术支持，同时研究电路信号的处理方法也具有普遍意义，可以为其它类型信号的分析与处理提供参考和借鉴。通过对振动发电技术进行深入的研究，以期给将要进行的桥梁振动发电装置的研制工作提供有用的研究资料和可能的设计思路，以便研制出性能和精确度较高的桥梁振动发电装置。
　　在经济效益方面，从桥梁监控单方面而言，眼下重庆已建成和目前在建的桥梁总数在6000座以上，800米以上的特大桥有36座以上，被业内人士称作“中国桥梁博物馆”。为了国民的安全和财富，投入每座桥的健康监测维护费用小则十几万，大则上百甚至上千万，若对于监测系统的电源耗费保守估计为500元／年，那么6000多座桥就需花费三百万元左右，可想而知，若在全国甚至全球范围内的桥梁健康监测系统中采用这种智能环境供电技术，那么每年将节约上亿元的电源供应资金。更可观的是，构架监控不仅对桥梁重要，对工厂、办公室、车辆、住宅、购物中心、交通枢纽等同样如此，而“振动”在人类环境与自然环境无处不在，利用振动进行发电将在人们的生活和工作中产生具大的影响。
　　本课题研究当中，在技术方面，鉴于将要研制的激光测速仪的光路采用的是双光束结构，如何最大限度地减少光电传感器对激光的感应误差，从而降低测速系统本身的系统误差是研制高精度激光测速仪的重要内容。因此，提高其测速精度（主要是测时精度）的关键问题还是在于对电信号的电路处理。在这个课题中，我们将努力改进激光测速系统的光路结构，优化电信号的电路处理方法，将数字信号处理技术运用于电路信号的分析处理。通过采取以上的措施，将有助于提高激光测速系统的性能，为相关学科的研究提供强有力的实验技术支持，同时研究多电路信号的处理方法也具有普遍意义，可以为其它类型信号的分析与处理提供参考和借鉴。通过对激光测速技术进行深入的研究，以期给将要进行的激光测速仪的研制工作提供有用的研究资料和可能的设计思路，以便研制出性能和精确度较高的激光测速仪。
　　在经济效益方面，据市场调查，激光测速仪在许多领域都有很大的市场。在交通领域，可以利用其测量汽车的速度，我国自8O年代初从国外引进多普勒手持式测速仪器以来，到90年代末，使用量累计已接近10万台；在冶金领域，可以利用其测量自动化生产线钢坯及钢管的速度及长度，国内大型钢厂对激光测速仪的需求量很大。据资料显示，在工业生产中使用的激光测速仪几乎无一例外的采用国外进口的设备，价格昂贵，导致生产中无法得到普及。成都攀钢、本钢、鞍钢现都在使用国外进口的激光多普勒测速仪，若将其国产化，将为国家节约大量外汇，创造良好的经济效益。
　　通过搜集大量有关振动发电技术的文献资料，并对相关的振动发电技术进行了较为深入的对比研究，已经对桥梁振动发电技术有了较为深刻的理解。综合考虑学校提供的实验研究条件,毕业设计需要完成的研究重点包括以下重点内容:
　　桥梁振动发电装置的自主设计及优化。设计的桥梁振动发电装置系统由能量传递机械结构和能量转换电路结构两部分组成,其中包括悬臂梁,曲柄连杆结构，发电机，整流电路，滤波电路，稳压电路，蓄电池过充保护电路和蓄电池过放保护电路。要求设计出的桥梁振动发电转置能够将桥梁的振动放大并传递到发电机的转轴上，带动发电机转动，从而发电机发电。然后通过整流电路对电进行整流，进入滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。通过三端集成稳压芯片处理成稳定的电压。通过蓄电池充电过充保护电路和放电过放电路，达到把机械能转化的电能储存到蓄电池里，并且达到对蓄电池的正确充电。整个桥梁振动发电装置结构合理，具有一定的实际应用价值。
　　目录
　　中文摘要 I
　　英文摘要 II
　　第1章绪论 1
　　1.1 课题研究背景 1
　　1.2 振动发电技术归纳 2
　　1.3 振动发电技术特点 4
　　1.4 振动发电发展状况及趋势 5
　　1.5 课题研究的意义 5
　　1.6 课题研究的主要内容 6
　　第2章桥梁振动发电装置总体框架 8
　　2.1 振动发电框架 8
　　2.1.1 机械结构 8
　　2.1.2 电路结构 9
　　2.2 系统设计原理 9
　　2.3 总结 9
　　第3章能量转换机械结构设计 10
　　3.1 桥梁振动分析 10
　　3.2 振动发电能量转换装置的选择 10
　　3.2.1 悬臂梁 10
　　3.2.2 平面曲柄－连杆-摇杆机构 15
　　3.2. 3 发电机 19
　　3.3 总结 20
　　第4章电源处理电路结构设计 21
　　4.1 整流电路 21
　　4.2 滤波电路 22
　　4.3 稳压电路 24
　　4.4 总结 25
　　第5章　能量存储电路结构设计 26
　　5.1 铅酸蓄电池 26
　　5.2 蓄电池过充过放电路 28
　　5.3 电压比较器原理 31
　　5.4 LM393芯片 32
　　5.5总结 33
　　第6章装置测试 34
　　6.1 装置测试与分析 36
　　6.2 总结 37
　　第7章总结与展望 39
　　7.1 总结 36
　　7.2 展望 37
　　致谢 40
　　参考文献 41
　　摘要
　　近年来，随着桥梁建设形式和功能日趋复杂以及跨度越来越大，桥梁健康监测和养护变得越来越重要，并已成为国内外相关领域的研究热点。传统接人方式为各种微处理器、传感器以及无线发射器供电通常不仅需要昂贵的布线，而且需要接入电力电源，长期监测下来，直接导致技术成本激增，再加上不合理的布线方式也影响采集数据的精准度。尤其是边远地区，交通不便，对桥梁监测的供电更是一个问题。
　　本文通过国内外振动能量采集方案的对比研究，由桥梁振动得到环境振动能出发，以桥梁健康监测系统器件提供电量为目的，设计了“能量转换一能量存储”的桥梁振动发电方法。能量转换以“悬臂梁一连杆—曲柄”为机械结构模型将机械能进行传递，并通过发电机转换为电能，能量存储结合蓄电池的优点进行设计。桥梁振动发电装置主要包括能量传递机械结构和能量存储电路结构。在本文中，对机械结构和电路结构的设计原理做了介绍，然后详细描述了整套装置的工作原理。通过采取改进措施，提高了整套桥梁振动发电装置的工作性能。
　　关键词：桥梁振动，发电，悬臂粱，电路结构

以上为本篇毕业论文范文 桥梁结构振动发电装置设计的介绍部分。

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