MEMS微能源系统性能参数测试仪设计及应用研究

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在研制和开发各种MEMS微型能量收集器以及基于MEMS微型能量收集器的微能源系统中,使用示波器、数字电压表等来测量能量收集器或集成微能源系统输出特性的方法已不能满足要求,因此,开展微能源系统性能参数测试技术研究和开发相应的测试仪器,具有重要的科学意义和很大的应用价值。  论文针对MEMS能量收集器以及微能源系统性能参数需要实时、快速、动态、准确测量的要求,提出了一种基于ARM嵌入式技术的微能源系统性能参数测试仪技术方案,设计了一种高风速激励平台,开展了嵌入式控制电路、测量交互系统等模块的设计与研究,完成了嵌入式软件操作平台的搭建及应用程序的设计与开发,研制了一种集数据采集、处理、存储及显示等功能为一体的微能源系统性能参数测试系统,并进行了测试系统样机的测试分析,完成了实验验证,得到了较为满意的实验结果。论文主要研究工作是:  ①阐述了论文的研究背景及意义,分析了国内外关于MEMS微型能量收集器及集成微能源系统性能测试技术与方法的研究现状,针对微型能量收集器及微能源系统性能参数实时、快速、动态、准确测量的要求,提出了微能源系统性能参数测试仪的总体设计方案;  ②根据高风速下风致振动微型能量收集器和基于风致振动微型能量收集器的集成微能源系统性能测试的要求,设计搭建了高风速激励平台;  ③制定了基于嵌入式技术的测量控制硬件系统方案,分析了硬件系统各个模块的的功能及作用,设计出仪器的硬件电路;  ④在嵌入式硬件平台设计的基础上,构建了嵌入式Linux软件平台,设计与开发了数据采集处理、人机交互系统等应用软件程序;  ⑤完成了能源系统性能参数测试系统软硬件的调试,进行了测试系统样机的装配,并对样机进行了实验研究,结果表明:该测试仪样机达到了预期的性能要求,证明了微能源系统性能参数测试仪测试方案设计的可行性。
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