懸臂梁式壓電俘能器俘能性能的仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)、便攜式電子設(shè)備及無(wú)線傳感器的廣泛應(yīng)用，如何向微電子產(chǎn)品供能已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。由于傳統(tǒng)的化學(xué)電池供能方式有明顯的不足，比如電池能量有限，使用壽命短，環(huán)境污染以及需要定期更換等，迫切需要新的供能方式。研究人員開(kāi)始致力于尋求在環(huán)境中提取能量為微電子產(chǎn)品供能的方法。壓電發(fā)電裝置具有俘能效率高、發(fā)熱小、環(huán)境友好，無(wú)電磁干擾、易加工，便于微型化和集成化等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景，逐漸成為研究熱點(diǎn)。其中懸臂梁式壓電俘能器

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，諧振頻率低，與環(huán)境中的振動(dòng)頻率相接近，一般工作在諧振狀態(tài)下，能輸出較高的能量，因此本文以懸臂梁式壓電俘能器為研究對(duì)象，針對(duì)其俘能性能進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先對(duì)懸臂梁式壓電俘能器進(jìn)行了仿真分析，把壓電俘能器等效為一個(gè)包括理想電壓源、電阻、電感和電容的電源，并得出不同頻率下的參數(shù)值。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了負(fù)載阻抗的仿真分析，分析了負(fù)載阻抗為匹配的電阻、電容和電感時(shí)壓電俘能器的最優(yōu)輸出功率；然后進(jìn)一步分析了阻尼比對(duì)懸臂

3、梁式壓電俘能器俘能性能的影響。
　　接著建立了單懸臂梁式壓電俘能器、多懸臂梁式壓電俘能器和多模態(tài)寬頻壓電俘能器的有限元模型，并分析了末端質(zhì)量塊對(duì)俘能性能的影響。然后通過(guò) ANSYS和Multisim仿真分析比較了三種懸臂梁式壓電俘能器的俘能性能。
　　最后，為了驗(yàn)證仿真分析的正確性，制作了多套懸臂梁式壓電俘能器裝置并搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。并利用激光測(cè)振儀和阻抗分析儀測(cè)量了各類壓電俘能器的振動(dòng)模態(tài)和阻抗特性，測(cè)量結(jié)果與仿真分析結(jié)果基