41、铁电发电机的性能研究与应用分析

铁电发电机的性能研究与应用分析

1. FEG - 电容器组系统实验结果

在 FEG - 电容器组系统的实验中，对不同电容值的电容器组进行了研究。下表展示了 FEG - 电容器组系统中产生的最大输出电压幅值以及从 FEG 模块传输到电容器组的能量与电容器组电容的关系：
| 电容 (nF) | 电压幅值 (kV) | 传输能量 (mJ) |
| — | — | — |
| 9 | 2.41 ± 0.33 | 26 ± 5 |
| 18 | 2.07 ± 0.22 | 39 ± 7 |
| 36 | 1.75 ± 0.14 | 55 ± 6 |

从这些实验结果可以看出，随着电容器组电容的增加，FEG 在电容器组两端产生的电压逐渐降低。

2. FEG - 电容器组系统的理论描述

2.1 振荡原因的理论模型

FEG - 电容器组系统的振荡行为是未预期到的，目前其振荡原因尚未完全明确。为了理解这些振荡的物理本质，相关人员开发了一个理论模型。该模型采用了早期用于模拟 FMGs 的方法，创新之处在于使用 FEG 产生的电压作为确定输送到负载的电压和电流的基本参数。经证明，该模型预测的 FEG 输出电流、电压幅值和上升时间与各种负载和发电机类型的实验数据吻合良好。

2.2 纵向去极化示意图

当纵向冲击波穿过极化的铁电元件时，其体积会被分为两个区域：冲击波已穿过的冲击压缩区和冲击波未穿过的未压缩区。这两个区域的差异取决于极化程度（压缩区去极化）以及其他物理性质，如电导率和介电常数。以下是其过程的 mermaid 流程图：