针对偏远地区及特殊场景下的低功耗无线传感节点电源维护不易的问题, 该文对一种基于流激振荡现象的流体动能收集技术进行了研究, 结合压电技术可实现流体动能转换至电能的过程。通过对流激振荡现象进行数值模拟及实验研究, 分析了空腔结构中的流场及声场分布特性, 探究了流体速度对声振荡频率及幅值的影响规律。利用COMSOL软件对声电转换过程进行仿真, 实现了完整的流体动能-电能的转换过程。研究结果表明, 在一定的速度条件下存在频率稳定的声振荡区间, 可驱动压电换能装置输出频率稳定的电压, 当气体流速为30.5 m/s时(相当于高压输气管道的流速范围), 声场压力振幅可达6.12 kPa, 对应的输出开路电压为2.62 V。当外接15 kΩ电阻时, 最高输出功率可达0.29 mW。

激光多普勒流速仪(LDV)具有准确度高、非接触测量、动态响应快等优点, 在流速测量中得到了广泛应用。条纹的非一致性是影响激光多普勒流速仪测量精度的重要因素, 因此精确获知测量体中干涉条纹间距及梯度分布情况, 是激光多普勒流速仪准确测量流速的前提。对激光多普勒流速仪测量体中的干涉条纹间距及梯度分布进行了理论分析, 揭示了高斯光束固有传播特性与其测量体中干涉条纹分布之间的关系, 确定了影响干涉条纹分布的参数。使用光束分析仪分别获得绿光和紫光的束腰半径为114 μm和83 μm, 并确定了束腰的空间位置, 利用测得的相关参数量化了绿光和紫光测量体中任意位置的干涉条纹间距及梯度分布, 绿光和紫光测量体中归一化后的条纹梯度最大分别可达0.46%和0.60%。通过与转盘装置所测得的绿光和紫光干涉条纹间距结果进行比较, 对干涉条纹分布的理论分析及测量结果进行了验证, 最大相对误差分别为0.87%和0.78%。