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石英晶振的储能特性
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN86[电子电信—信息与通信工程]
  • 作者机构:重庆大学光电工程学院,传感器与仪器研究中心,重庆400044
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61531008,61374217)资助的课题
中文摘要:

针对微弱环境能量难以直接快速存储的问题,采用石英晶振作为储能元件设计了一种高效储能瞬放电路.石英晶振的高品质因数特性使其能在较小的输入电压下产生剧烈的机械振动,从而将微弱的电能转换成机械能存储在石英晶振中.通过对石英晶振的储能原理与能量释放特性进行理论分析,推导出石英晶振充放电过程中输出电压与时间的关系式,以及石英晶振释放能量时最大瞬时输出功率与负载的关系式.并对石英晶振的储能特性进行了实验验证.结果表明:实验与理论相符,且在输入电压幅值为100 mV,谐振频率f MHz石英晶振的条件下,石英晶振的储能效率可以达到77%,能量释放效率为71.4%.

英文摘要:

As the weak ambient energy is hard to be stored directly and rapidly and unable to drive the electronic load into working properly,a high-efficiency energy storage circuit,with quartz crystal serving as a storage element,is presented.When an alternating electric field is applied to it,the quartz crystal will generate mechanical oscillations of a certain frequency.Since the quartz crystal possesses a high quality factor,in the piezoelectric crystal plate there appears a severe mechanical resonance with a small excitation voltage.In the resonant condition,the external weak electrical energy can be converted into mechanical energy stored in the quartz crystal.The principles of quartz crystal energy storage and instantaneous energy discharge are theoretically analyzed.The relationships between the output voltage and the time and between the maximum instantaneous output power and the load in the processes of quartz crystal charging and discharging are deduced,respectively.The storage characteristics of the quartz crystal are investigated experimentally.The experimental results show a good accordance with the theoretical analysis.A quartz crystal of1 MHz resonant frequency is adopted in this research.When the input voltage amplitude of the energy storage circuit is100 m V,the optimal matching load is 820 Ω and the maximum instantaneous output power of quartz crystal discharging circuit is 150 μW.The storage efficiency and the release efficiency of the quartz crystal can reach up to 77% and 71.4%respectively.These results provide evidence for quartz crystal energy storage in the condition of weak ambient energy.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876