固支梁壓電俘能器寬頻規(guī)劃及其仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)的飛速發(fā)展，微電子產(chǎn)品在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。這些微電子產(chǎn)品需要電源供能，常用的以化學(xué)電池為主的供能方式存在許多明顯的弊端，如體積大、供能壽命有限、環(huán)境污染等，人們開始致力于研究將環(huán)境中的振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的方法。壓電發(fā)電裝置因具有無污染、裝置簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)微小化、集成化等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為研究的熱點(diǎn)之一。
　　本文以固支梁壓電俘能器為研究對(duì)象，通過對(duì)其加載質(zhì)量塊進(jìn)行調(diào)頻、改頻以達(dá)到外界環(huán)境中激振源

2、的頻率,來提高俘能器的頻率響應(yīng)能力。經(jīng)仿真分析得加載質(zhì)量塊可實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)，但是不足以達(dá)到寬頻的效果。為進(jìn)一步降低壓電振子的諧振頻率，縮小固有頻率差，設(shè)計(jì)了多分段壓電片多質(zhì)量系統(tǒng)固支梁壓電俘能器，仿真結(jié)果表明該俘能器實(shí)現(xiàn)了降頻，縮小了固有頻率差，在一定程度上實(shí)現(xiàn)寬頻，然而效果還不夠理想?；谠摻Y(jié)構(gòu)寬頻性能的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了十字梁壓電俘能器，并對(duì)其進(jìn)行寬頻規(guī)劃。最終設(shè)計(jì)出可以實(shí)現(xiàn)降頻、能夠縮小頻率差和達(dá)到寬頻的目的的十字型固支梁壓電俘能器。

3、r>　　為提高俘能效率，本文研制了基于Boost-Buck型升、降壓的壓電儲(chǔ)能電路，并通過NI Multisim10電路仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真分析，從仿真的角度驗(yàn)證了該儲(chǔ)能電路的可行性。
　　為了驗(yàn)證仿真分析的正確性，搭建了固支梁壓電俘能器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。采用PSV-400-m2激光測(cè)振儀測(cè)量固支梁壓電振子的模態(tài)振型。對(duì)幾種固支梁壓電俘能器進(jìn)行俘能實(shí)驗(yàn)研究，其中單質(zhì)量塊固支梁壓電俘能器頻率響應(yīng)能力低，俘能效果較差；多分段壓電片多質(zhì)量系統(tǒng)