壓電陶瓷的壓電能量轉(zhuǎn)換特性與存儲(chǔ)電路研究.pdf

1、近年來(lái),低碳環(huán)保的生活方式已成為一種新的社會(huì)理念,而開(kāi)發(fā)新能源技術(shù)可以節(jié)約資源,有利環(huán)保,減輕地球負(fù)荷,保持生態(tài)平衡,符合人們低碳的生活訴求。壓電發(fā)電技術(shù)作為新能源技術(shù),可以將周圍環(huán)境不利的振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能加以存儲(chǔ)和利用,不但能減少結(jié)構(gòu)損傷,降低結(jié)構(gòu)維護(hù)成本,而且對(duì)人類社會(huì)日益匱乏的能源將是一個(gè)補(bǔ)充。本文研究了壓電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的原理,分析了壓電能量轉(zhuǎn)換特性與存儲(chǔ)特性,設(shè)計(jì)了不同形式的能量采集電路,并開(kāi)展了相關(guān)的試驗(yàn)研究,主要工作與創(chuàng)

2、新點(diǎn)如下:
　　 (1)壓電發(fā)電仿真:對(duì)懸臂梁式壓電發(fā)電裝置和沖擊式圓環(huán)形壓電振子進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真和壓電耦合仿真,得到了壓電振子尺寸與其固有頻率的關(guān)系曲線,研究了壓電振子的外形尺寸、激振載荷、激振頻率對(duì)壓電輸出電量的影響,為壓電發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)提供了理論參考;通過(guò)兩種不同耦合模式下的壓電仿真分析表明,在相同條件下,d33模式的輸出電壓為d31的兩倍。
　　 (2)能量采集電路設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)了不同的能量采集電路和控制方法,建立了輸出

3、電壓和輸出功率的數(shù)學(xué)模型,得到了采集電壓和功率與電路參數(shù)的理論關(guān)系,并通過(guò)電路仿真驗(yàn)證了這種理論關(guān)系的正確性,為壓電采集電路的設(shè)計(jì)和電路參數(shù)配置提供了依據(jù)。
　　 (3)試驗(yàn)研究:搭建懸臂梁試驗(yàn)平臺(tái),測(cè)試不同尺寸和連接方式的壓電振子輸出壓,驗(yàn)證了壓電振子的最佳長(zhǎng)度比理論和并聯(lián)疊堆理論,在此平臺(tái)下,對(duì)不同的能量采集電路進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證;建立了沖擊式圓環(huán)形d33模式試驗(yàn)裝置,初步評(píng)估了d33模式壓電振子在沖擊載荷下的發(fā)電能力和發(fā)電特性。