流體耦合壓電俘能器的研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)和無(wú)線電技術(shù)的飛速發(fā)展,無(wú)線傳感器已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,在能量供給方式上仍以傳統(tǒng)的化學(xué)電池為主。由于化學(xué)電池存在的問題日益突出,如生命周期短,需要定期更換或者再充電,體積大,回收困難、污染環(huán)境等,因此尋求新型的能量供給方式尤為必要?；趬弘娦?yīng)的壓電發(fā)電方式能夠?qū)h(huán)境的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能,能夠產(chǎn)生較高電壓,可以直接為電子器件供能,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于加工制作,便于集成化和微型化,能適應(yīng)于條件比較惡劣的環(huán)境中,因此壓電發(fā)電技術(shù)逐

2、漸成為研究熱點(diǎn)。當(dāng)壓電發(fā)電裝置的諧振頻率與外界激勵(lì)頻率相近達(dá)到諧振狀態(tài)時(shí)俘能效果較好,但是一般環(huán)境頻率并不固定,因此通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)使其諧振頻率隨著外界激勵(lì)頻率值的改變而改變就變得尤為重要。本文提出一種利用液體對(duì)壓電振子進(jìn)行固有頻率調(diào)節(jié)的方法,根據(jù)沒入液體深度的不同而改變俘能器的諧振頻率,實(shí)現(xiàn)在一定的寬頻范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的俘能效果。
　　首先,建立了懸臂梁壓電俘能器的振動(dòng)模型,分析對(duì)俘能功率有影響的參數(shù)。分別建立在空氣中和液體

3、中時(shí)壓電俘能器固有頻率的理論公式,并將空氣中固有頻率與完全沒入液體中固有頻率之差作為液體對(duì)俘能器的頻率調(diào)節(jié)范圍,對(duì)影響頻率調(diào)節(jié)范圍的不同參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值分析。
　　接著對(duì)俘能器在空氣和液體的情況進(jìn)行ANSYS有限元仿真分析。對(duì)俘能器在空氣和液體中的情況進(jìn)行模態(tài)分析,得到不同沒入深度比的情況下的固有頻率,并對(duì)數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)空氣和液體情況下俘能器的俘能特性進(jìn)行仿真分析,主要分析不同沒入深度比的情況下俘能器的開路特性,內(nèi)阻抗特性