寬頻壓電能量采集器及其接口電路的設(shè)計與實驗研究.pdf

1、無線傳感技術(shù)快速發(fā)展，傳統(tǒng)的電化學電池供電逐漸暴露出使用壽命短、污染環(huán)境和需定期更換等缺陷。壓電振動能量采集器供電具有可持續(xù)、環(huán)保、服務(wù)周期長等優(yōu)點，能夠取代電化學電池，成為研究熱點。但是由于環(huán)境中的振動是隨機的，壓電振動能量采集器對于不在其固有頻率附近的頻率范圍內(nèi)的振動采集效率不高，目前研制的單頻壓電振動能量采集器大多存在工作頻帶窄、能量轉(zhuǎn)換效率低等問題，難以滿足現(xiàn)有微電子器件的供電需求。并且采集的能量必須經(jīng)過整流之后才能給負載供電，

2、所以設(shè)計高效的能量回收接口電路也是能量采集的重要環(huán)節(jié)。因此，本論文主要研究了寬頻壓電振動能量采集器及其接口電路的設(shè)計與實驗。
　　本論文的主要內(nèi)容有以下四部分:
　　(1)介紹了國內(nèi)外壓電振動能量采集器的研究現(xiàn)況和存在的問題，以及與本論文研究內(nèi)容相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識，包括壓電陶瓷、壓電效應(yīng)、壓電方程等和懸臂梁彎曲振動的理論知識。
　　(2)介紹了線性單頻壓電振動能量采集器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和其輸出性能的不足。然后重點研究了線性寬

3、頻壓電振動能量采集器的分布參數(shù)模型運動方程的建立，接著分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)比對其振動性能和電輸出性能的影響。最后通過實驗比較了單頻與寬頻壓電能量采集器的輸出性能，以及比較了寬頻壓電能量采集器分布模型與集總參數(shù)模型預(yù)測輸出性能的準確性。
　　(3)介紹了非線性壓電振動能量采集器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)中末端永磁體對磁場增強對系統(tǒng)的作用。然后重點研究了非線性寬頻壓電振動能量采集器的分布參數(shù)模型運動方程的建立，在頻域和時域分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)比和磁