基于振動的壓電材料的能量采集特性分析.pdf

1、科技的發(fā)展帶來了工業(yè)的巨大進步，同時也帶來了環(huán)境的污染。車輛等交通工具的振動噪聲、大型機械的工作噪聲給人們帶來了不舒適，嚴(yán)重影響了人們的健康。隨著智能材料的研究與應(yīng)用愈來愈廣泛，壓電材料和電流變材料，均有響應(yīng)速度快、電控性能好、無電磁干擾的良好性能，在振動控制和減噪方面也引起了人們的重視。
　　同時這些噪聲作為振動能，也是一種再生的可利用能源。將空氣中的振動能轉(zhuǎn)化或收集并加以利用也成為科學(xué)家們的一個關(guān)注方向。壓電材料將振動能轉(zhuǎn)化成

2、電能的功率雖然不高，但伴隨著小功率器件的發(fā)展，功耗也不斷降低，其在能量采集方面應(yīng)用平臺越來越多。本文研究了兩種基于振動的壓電材料的能量采集裝置：d31式——懸臂梁型和d33式——圓柱型。在對兩種類型壓電振子有限元仿真的基礎(chǔ)上，進行了能量采集裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計及實驗分析。具體研究內(nèi)容如下：
　　1、總結(jié)了壓電能量采集研究技術(shù)的現(xiàn)狀，包括壓電結(jié)構(gòu)的研究、壓電理論的研究、壓電電路的設(shè)計，并推導(dǎo)了壓電結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電壓的一般表達式。
　　2、

3、利用有限元分析軟件ANSYS對懸臂型和圓柱型壓電振子進行了靜態(tài)分析和模態(tài)分析，獲得了兩種壓電振子的固有頻率和振型，并研究了壓電振子尺寸對結(jié)構(gòu)和發(fā)電性能的影響。
　　3、針對兩種壓電振子的振動形式分別為d31和d33，制作了兩類不同的夾具體，從而組成了兩種不同的壓電能量采集裝置，分別對它們的發(fā)電性能進行了實驗性能測試。
　　4、對兩種形式能量采集裝置的應(yīng)用分別進行了研究。利用 d31式-懸臂梁型能量采集裝置點亮二極管；利用d3