微型振動能量采集器振動響應機理與輸出特性研究.pdf

1、隨著無線傳感網(wǎng)絡、嵌入式系統(tǒng)、無線射頻識別和各類植入式MEMS傳感器等高新技術的迅猛發(fā)展，電子產(chǎn)品日趨微型化、集成化、無線化和便攜化，但是其供電問題一直沒有得到有效的解決。傳統(tǒng)電池、有線電源和微電池在壽命、工作條件、成本等方面的局限，使能量采集技術受到人們越來越多的關注。
　　本文研究基于抗磁懸浮的微型振動能量采集器，首先介紹了其結構模型和工作原理，接著從抗磁懸浮的穩(wěn)定性、磁力和抗磁力三個方面進行了理論分析。利用COMSOL Mu

2、ltiphysics對磁力和抗磁力進行仿真計算的過程中發(fā)現(xiàn)了有限元計算的插值誤差，通過不同材料參數(shù)下計算值相減的方法消除了仿真誤差，在此基礎上對能量采集器的整體結構尺寸進行仿真計算并得到了一套比較系統(tǒng)可靠的能量采集器結構設計方法，實驗驗證了該方法的有效性。最后進一步分析了懸浮永磁體在不同結構形式下的平衡間距和懸浮空間，從靜懸浮特性角度對能量采集器結構設計優(yōu)化提供指導。
　　其次，從豎直和水平兩個方向?qū)勾艖腋≌駝幽芰坎杉髟谕饨缯?/p>

3、源激勵下的振動響應情況進行了理論分析和仿真計算，得到了豎直方向上懸浮永磁體線性振動和非線性振動時的固有頻率和水平方向上懸浮永磁體在激勵位移作用下受迫振動時的固有頻率。同時在Simulink里面對懸浮永磁體在豎直和水平方向的受迫振動進行了仿真分析，得到了懸浮永磁體非線性振動響應特性?？紤]到能量采集器實際工作時可能安裝在傾斜表面，對能量采集器的整體傾斜狀態(tài)及其對振動響應情況的影響進行了分析討論。
　　接著，從理論和仿真兩個方面對抗磁懸

4、浮振動能量采集器的感應電壓進行分析和計算?；趹腋∮来朋w周圍的磁場分布情況，確定了銅線圈的布置方案。通過對能量采集器的感應電壓和輸出功率進行理論分析，得到了感應電壓的影響因素。在COMSOL Multiphysics中對感應電壓進行了仿真計算，并討論了外界激勵振幅，頻率，懸浮永磁體結構形式和銅線圈參數(shù)對感應電壓的影響和優(yōu)化方法。
　　最后，搭建了抗磁懸浮振動能量采集器的實驗平臺。在外界振源激勵下，對能量采集裝置的感應電壓進行測試分