多功能低頻壓電式能量采集器的設(shè)計與研究.pdf

1、壓電能量收集技術(shù)近年來取得快速發(fā)展并成為微能源研究領(lǐng)域的前沿?zé)狳c，為解決微型低功耗電子器件的電源供能問題提供了一種可行的思路和方法。但現(xiàn)有的傳統(tǒng)壓電懸臂梁式采集器只具有單方向上的振動敏感性，對環(huán)境中存在的多方向多運動形式的機械能量進行壓電采集基本是不可行的。
　　針對傳統(tǒng)壓電懸臂梁式采集器存在的缺陷不足，本文設(shè)計了一種多功能壓電滾軸-懸臂梁式采集器，能夠?qū)崿F(xiàn)水平、垂直兩正交方向上的振動能量采集和沿導(dǎo)軌滾動方向上的擺動能量采集。本文

2、主要對多功能壓電采集器進行了振動能量和擺動能量采集研究，具體的工作內(nèi)容如下：
　　在振動能量采集方面：主要研究了壓電多功能采集器在垂直方向上振動能量的采集。而水平方向上的振動能量采集和沿導(dǎo)軌滾動方向上的擺動能量采集的采集效果是一樣的，所以本文中沒有詳細的闡述。首先對采集器的物理結(jié)構(gòu)模型進行了理論建模，模擬仿真了采集器在諧振狀態(tài)下的開路發(fā)電特性；然后又對采集器發(fā)電系統(tǒng)的瞬態(tài)發(fā)電過程和穩(wěn)態(tài)發(fā)電過程進行了解析分析和模擬仿真；最后搭建實驗

3、平臺，對采集器的開路發(fā)電特性和系統(tǒng)發(fā)電特性進行了實驗驗證，對比結(jié)果表明了采集器的理論建模和仿真分析的正確性。
　　在擺動能量采集方面：首先，對擺動能量采集器進行了耦合集中參數(shù)結(jié)構(gòu)建模，模擬仿真了采集器在擺動采集過程中的開路輸出電壓形式和系統(tǒng)儲能電容的瞬態(tài)充電過程。然后，設(shè)計了實驗系統(tǒng)的軟、硬件，并搭建了擺動實驗平臺，對采集器輸出的開路壓電電壓和儲能電容兩端的充電電壓進行了實驗測量，得出實驗結(jié)果和模擬仿真結(jié)果是基本一致的。最后將實驗