帶鉸接分流板的碰撞式壓電風(fēng)能采集器.pdf

1、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大、分布區(qū)域廣、工作環(huán)境惡劣和工作周期長(zhǎng)特點(diǎn)使得傳統(tǒng)電池難以滿足其需求，將環(huán)境能轉(zhuǎn)換為電能的微能源成為其理想的電源。風(fēng)能是自然界中廣泛存在的綠色可再生能源，針對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等的需求，開展工作于中低風(fēng)速下的微型風(fēng)能采集器研究具有重要意義。
　　論文在壓電式振動(dòng)能采集器理論模型基礎(chǔ)上，采用集總參數(shù)模型對(duì)基于碰撞的壓電式能量采集器的建模方法進(jìn)行了研究，提出了帶鉸接分流板的碰撞式壓電風(fēng)能采集器新結(jié)構(gòu)，制作了帶鉸接分

2、流板的碰撞式風(fēng)能采集器原理樣機(jī)，并在小型風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試。本文主要開展了以下研究：
　　(1)在閱讀文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，對(duì)微型振動(dòng)能采集器和微型風(fēng)能采集器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)分析；
　　(2)利用集總參數(shù)建模方法得到了壓電懸臂梁受到球體橫向碰撞時(shí)的運(yùn)動(dòng)微分方程和耦合電路方程，并將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；
　　(3)受國(guó)內(nèi)外利用分流板抑制鈍體振動(dòng)研究的啟發(fā)，提出了兩種帶鉸接分流板的碰撞式風(fēng)能采集器新結(jié)構(gòu)，并對(duì)其工

3、作原理進(jìn)行了分析；
　　(4)制作了碰撞式微型壓電風(fēng)能采集器原理樣機(jī)，并在小型風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，分流板和壓電懸臂梁的間距越小，臨界風(fēng)速越低，在分流板自由端或壓電懸臂梁自由端安裝質(zhì)量塊可以提高低風(fēng)速段的輸出；
　　(5)分流板與壓電片碰撞的原理樣機(jī)在15m/s風(fēng)作用下的最大輸出功率為64μW，分流板與MEMS壓電能量采集單元碰撞的原理樣機(jī)在13m/s風(fēng)作用下的最大輸出功率為227.5nW，帶MEMS壓電能量采集單