壓電能量回收裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)等新技術(shù)的發(fā)展，為這些器件進(jìn)行供能成為一個難題，基于壓電效應(yīng)的能量采集技術(shù)可以將環(huán)境中的振動能轉(zhuǎn)換為電能，而且其壽命長，無須更換，可以為微傳感器和微控制器供電，因而成為目前的研究熱點之一。
　　 本文研究了壓電能量采集器的結(jié)構(gòu)和存儲電路，設(shè)計制作了不同形式的壓電能量結(jié)構(gòu)和能量存儲電路，主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)針對壓電材料的d31和d33模式，建立了相應(yīng)的矩形壓電懸臂梁式能量采集器的理論

2、模型，得出能量采集裝置輸出電壓的表達(dá)式，從而確定了壓電懸臂梁結(jié)構(gòu)尺寸，材料特性對輸出電壓的影響，并建立了其有限元模型，將有限元結(jié)果和理論計算結(jié)果相比較，來驗證理論計算的正確性。
　　 (2)針對矩形壓電懸臂梁的缺點，對其進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計和加工了梯形壓電懸臂梁，首先對其串聯(lián)和并聯(lián)兩種模式的輸出結(jié)果進(jìn)行測試和比較，然后對梯形壓電懸臂梁的d31和d33模式輸出結(jié)果進(jìn)行測試和比較。
　　 (3)針對懸臂梁式壓電能量采集器一般只能應(yīng)

3、用其一階諧振頻率的特點，本文利用雙質(zhì)量塊設(shè)計和制作了多頻懸臂梁式壓電能量采集器，降低了其二階頻率，增加了其利用帶寬。
　　 (4)針對一般用于周期性載荷情況下的壓力式壓電能量采集器，其壓電材料只有一部分被用到這個缺點，本文將壓電材料上的電極進(jìn)行分塊，充分利用其壓電材料，提高輸出功率。
　　 (5)分析了壓電能量采集的標(biāo)準(zhǔn)電路，并用其對超級電容器進(jìn)行充電，發(fā)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)能量采集電路的缺點，本文將降壓型開關(guān)轉(zhuǎn)換電路引進(jìn)來，并對其