臺大課程網
最新消息幫助中心預選課表

壓電振動能量擷取導論

112-2 開課

  • 流水號

    71390

  • 課號

    AM5007

  • 課程識別碼

    543 U5460

  • 無分班

  • 3 學分

  • 選修

    應用力學研究所 / 奈米工程與科學碩士學位學程 / 奈米工程與科學博士學位學程

      選修

    • 應用力學研究所

    • 奈米工程與科學碩士學位學程

    • 奈米工程與科學博士學位學程

  • 舒貽忠
  • 三 7, 8, 9

  • 應113

  • 3 類登記

  • 修課總人數 54 人

    本校 54 人

  • 無領域專長

  • 中文授課
  • NTU COOL
  • 核心能力與課程規劃關聯圖
  • 備註

  • 本校選課狀況

    載入中
  • 課程概述
    能量擷取乃是將環境中潛在能源轉化為電能，並加以儲存、利用之技術。隨著低功率消耗電路的開發，能量擷取技術已是自我供電系統中不可或缺的一環。本課程將簡介壓電振動能量轉換儲存系統，即利用環境中的轉動或震動等動能，透過壓電能量擷取器，將機械振動能轉換為電能並加以儲存。一個完整的壓電能量擷取系統，大致上可分為高效能傳遞能量的振動子、高機電轉換之壓電材料與能量儲存電路等三個主要部分。因此本課程內容涵蓋了壓電力學與材料、振動、控制與電力電子等，將以基本觀念學習為主，並配合壓電模擬軟體(COMSOL，MULTIPHYSICS)與電路軟體 (PSpice) 教學，以加強整體觀念。故會從頭教起，因此非常歡迎大學部與研究所同學選修本課程。 另外有兩個新的主題想在課堂分享。一是壓電感測元件電壓時域轉頻率域的訊號處理，並搭配卷積神經網路分類器，進行結構或設備狀態監控。二是摩擦式奈米發電機 (Triboelectric Nanogenerator，TENG)，其原理與壓電貼片感測元件有類似之處，因此若時間允許將作初步介紹。
  • 課程目標
    對壓電振動能量擷取有一統合性認識與掌握。
  • 課程要求
    待補
  • 預期每週課後學習時數
  • Office Hour

    聯繫方式: 舒貽忠老師 (應力館 216): 3366-5627, Email: yichung@iam.ntu.edu.tw

    *此 Office Hour 需要提前預約
  • 指定閱讀
    待補
  • 參考書目
    1. A. Erturk and D. J. Inman. Piezoelectric Energy Harvesting, Wiley, 2011. (台大總圖藏書，有PDF檔案可供下載) 2. J. Yang. An Introduction to the Theory of Piezoelectricity, Springer, 2005. (有PDF檔案可供下載)
  • 評量方式
    100%

    作業、平時測驗

  • 針對學生困難提供學生調整方式
  • 課程進度
    2/21第 1 週Course description and requirements
    2/28第 2 週228 Peace Memorial Day
    3/06第 3 週introduction to one DOF model of a piezoelectric energy harvester, short-/open-circuit resonance, peak power output and optimal working conditions
    3/13第 4 週Divergence Theorem, Coulomb's Law, electric field, electric potential, example solving electric field
    3/20第 5 週Gauss's Law (including its derivation), conductors (type I and type II), examples
    3/27第 6 週example of shielding effect , electric dipole moment, Gauss's Law (dielectrics), examples
    4/03第 7 週Capacitance (single and double conductors), measurement of ferroelectric hysteresis
    4/10第 8 週electrostatic energy, capacitance matrix is positive definite, V-Q-X relation in triboelectric nanogenerator (TENG)
    4/17第 9 週Tensorial properties of materials, dielectric tensor as an example of 2-tensor: definition, matrix representation between different bases, tensor product
    4/24第 10 週strain tensor and geometric interpretation, traction and stress tensor, equation of motion
    5/01第 11 週constitutive relation in elasticity (4-tensor), minor, major and material symmetries, complete formulation in elasticity
    5/08第 12 週direct/converse piezoelectric effect, piezoelectric constitutive relation (4 forms)
    5/15第 13 週COMSOL practice
    5/22第 14 週Voigt notation used in piezoelectric constitutive formulation, material symmetry, poled ceramics
    5/29第 15 週common 3-1 and 3-3 modes, piezoelectric devices