基于共質量塊懸臂梁陣列的微型壓電振動能量收集器關鍵技術研究.pdf

1、隨著微型能量收集器技術的快速發(fā)展和眾多應用需求，如何實現(xiàn)環(huán)境動能的高效獲取與高效轉換，已成為微型能量收集器技術研究的重點。本文以某大型發(fā)動機故障監(jiān)測系統(tǒng)為具體應用對象，提出了一種基于共質量塊懸臂梁陣列的微型壓電振動能量收集器新結構，介紹了微型壓電懸臂梁陣列振動能量收集器的結構與工作原理；基于集總參數(shù)模型，分析了影響能量收集器輸出性能的主要因數(shù)；采用ANSYS有限元仿真軟件完成了微型壓電懸臂梁陣列振動能量收集器結構參數(shù)的優(yōu)化設計，制定了相

2、應的加工工藝流程，探索了器件圓片級低真空封裝的結構設計與工藝。研制出的原理樣機在3 g、606Hz的振動激勵下，輸出電壓為11.02V，輸出功率達到660.06μW。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①分析了微型壓電振動能量收集器的研究現(xiàn)狀，確定了論文的研究目標和研究內(nèi)容；②以某大型發(fā)動機故障監(jiān)測系統(tǒng)為具體應用對象，提出了基于共質量塊懸臂梁陣列的微型壓電振動能量收集器新結構，研究了微型壓電振動能量收集器的工作原理；基于壓電懸臂梁振動能量收

3、集器的集總參數(shù)模型，分析了影響能量收集器輸出性能的主要因數(shù)；③開展了應用環(huán)境研究，確定了微型壓電懸臂梁陣列振動能量收集器的主要技術指標，制定了器件結構的優(yōu)化途徑；采用ANSYS有限元仿真軟件分別完成了能量采集芯片和圓片級低真空封裝結構的結構參數(shù)優(yōu)化設計；④基于微型壓電懸臂梁陣列振動能量收集器的結構及實驗室MEMS工藝條件，制定了器件的加工工藝流程，采用 L-Edit軟件完成了掩模版圖設計，采用MEMS工藝研制出了原理樣機；探索了圓片級低