壓電振動能量采集器的關鍵技術(shù)與實驗研究.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡和電子科學技術(shù)的進步，使得基于壓電材料的壓電振動能量采集器得到了迅速的發(fā)展，將其和低功耗元件相結(jié)合之后，廣泛的應用于無線傳感網(wǎng)絡和微電子設備中。
　　和傳統(tǒng)電化學電池使用壽命短、污染環(huán)境和需定期更換電池等缺點相比，壓電振動能量采集器具有環(huán)保、使用壽命長、無電磁干擾、低功耗等優(yōu)點，因此可以更好的取代電化學電池的使用。由于單頻壓電振動能量采集器存在采集效率低、工作頻帶窄等問題。因此，本論文在原有的單頻壓電振動能量采集器的基

2、礎上，增加了一個彈性放大器，構(gòu)成一個帶有彈簧的寬頻壓電振動能量采集器，從而增大了采集效率并拓寬了采集頻帶。并在此基礎上研究了壓電能量轉(zhuǎn)換接口電路的設計，通過對電路的改良優(yōu)化，大大提高了能量回收效率。
　　本論文的主要內(nèi)容有以下四部分:
　　一、介紹了壓電振動能量采集器的國內(nèi)外發(fā)展狀況和存在的不足，接著介紹了相關的基礎理論知識（如壓電原理、振動理論、壓電能量采集電路等）。
　　二、研究了單頻和寬頻的壓電振動能量采集器的理

3、論模型，利用有限元軟件建立其機電耦合模型，詳細介紹了APDL命令流的建模過程，利用ANSYS軟件仿真分析了不同系統(tǒng)參數(shù)對壓電振動能量采集器的輸出特性的影響。接著利用MATLAB軟件仿真分析了單頻和寬頻的壓電振動能量采集器在時域上的電輸出特性，進一步驗證了時域分析的準確性，同時得出了當系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，壓電振動能量采集器依然能維持在較高的水平。
　　三、研究了壓電能量接口電路的設計和電輸出特性。首先介紹了壓電能量回收系統(tǒng)的理論模型