基于共質(zhì)量塊懸臂梁陣列的微型壓電振動(dòng)能量收集器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著微型能量收集器技術(shù)的快速發(fā)展和眾多應(yīng)用需求，如何實(shí)現(xiàn)環(huán)境動(dòng)能的高效獲取與高效轉(zhuǎn)換，已成為微型能量收集器技術(shù)研究的重點(diǎn)。本文以某大型發(fā)動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為具體應(yīng)用對(duì)象，提出了一種基于共質(zhì)量塊懸臂梁陣列的微型壓電振動(dòng)能量收集器新結(jié)構(gòu)，介紹了微型壓電懸臂梁陣列振動(dòng)能量收集器的結(jié)構(gòu)與工作原理；基于集總參數(shù)模型，分析了影響能量收集器輸出性能的主要因數(shù)；采用ANSYS有限元仿真軟件完成了微型壓電懸臂梁陣列振動(dòng)能量收集器結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，制定了相

2、應(yīng)的加工工藝流程，探索了器件圓片級(jí)低真空封裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝。研制出的原理樣機(jī)在3 g、606Hz的振動(dòng)激勵(lì)下，輸出電壓為11.02V，輸出功率達(dá)到660.06μW。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①分析了微型壓電振動(dòng)能量收集器的研究現(xiàn)狀，確定了論文的研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容；②以某大型發(fā)動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為具體應(yīng)用對(duì)象，提出了基于共質(zhì)量塊懸臂梁陣列的微型壓電振動(dòng)能量收集器新結(jié)構(gòu)，研究了微型壓電振動(dòng)能量收集器的工作原理；基于壓電懸臂梁振動(dòng)能量收

3、集器的集總參數(shù)模型，分析了影響能量收集器輸出性能的主要因數(shù)；③開展了應(yīng)用環(huán)境研究，確定了微型壓電懸臂梁陣列振動(dòng)能量收集器的主要技術(shù)指標(biāo)，制定了器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化途徑；采用ANSYS有限元仿真軟件分別完成了能量采集芯片和圓片級(jí)低真空封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)；④基于微型壓電懸臂梁陣列振動(dòng)能量收集器的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)室MEMS工藝條件，制定了器件的加工工藝流程，采用 L-Edit軟件完成了掩模版圖設(shè)計(jì)，采用MEMS工藝研制出了原理樣機(jī)；探索了圓片級(jí)低