二維非線(xiàn)性壓電式振動(dòng)能量收集系統(tǒng)的研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)和便攜式低功耗電子設(shè)備的快速發(fā)展使得壓電式振動(dòng)能量收集技術(shù)作為一種新的供電方式而倍受關(guān)注，對(duì)該技術(shù)的研究已逐漸成為一個(gè)新的、快速發(fā)展的、重要的研究領(lǐng)域。
　　本文以壓電懸臂梁式振動(dòng)能量收集器為基礎(chǔ)，對(duì)一維線(xiàn)性壓電式振動(dòng)能量收集系統(tǒng)和一維非線(xiàn)性壓電式振動(dòng)能量收集系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)一維非線(xiàn)性壓電式振動(dòng)能量收集系統(tǒng)有較寬的有效工作頻帶和較高的輸出電壓。實(shí)際應(yīng)用中振源的振動(dòng)是多方向，這使得單一方向振動(dòng)的壓電式振

2、動(dòng)能量收集器在應(yīng)用中受到很大限制。針對(duì)該問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的二維非線(xiàn)性壓電式振動(dòng)能量收集器；給出了二維非線(xiàn)性壓電式振動(dòng)能量收集系統(tǒng)的理論模型；通過(guò)理論研究，得到了二維非線(xiàn)性壓電式振動(dòng)能量收集系統(tǒng)在振動(dòng)方向分別傾轉(zhuǎn)0°、45°、90°時(shí)外邊壓電懸臂梁和中間壓電懸臂梁的開(kāi)路電壓和儲(chǔ)能電容上的充電電壓在低頻率段各頻率處的變化情況；并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論研究結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的二維非線(xiàn)性壓電式振動(dòng)能量收集系統(tǒng)不僅有較寬的有效工

3、作頻帶而且在振動(dòng)方向發(fā)生傾轉(zhuǎn)時(shí)仍然有較高的輸出電壓，能夠有效地進(jìn)行能量收集。
　　關(guān)于能量收集接口電路，本文分析了 series-SSHI接口電路，得到了parallel-SSHI接口電路。通過(guò)對(duì)兩種 SSHI接口電路的理論和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)series-SSHI電路儲(chǔ)能電容電壓對(duì)電荷收集效率有影響。針對(duì)該問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型series-SSHI接口電路。對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)改進(jìn)型series-SSHI接口電路在電荷收集方面有較大的改