基于分形結(jié)構(gòu)的微型寬帶振動換能器的設(shè)計與制作.pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，如何為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電已成為新的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的供電方式因其使用壽命有限、更換電池成本太高正逐漸被新型的自供電能源所取代。
　　壓電振動換能器是一種利用壓電效應(yīng)自發(fā)的從所在環(huán)境中采集振動能量的發(fā)電裝置，但是基于懸臂梁結(jié)構(gòu)的壓電振動換能器存在頻帶響應(yīng)帶寬較窄并且能量轉(zhuǎn)換效率不高的問題。針對該問題，本文結(jié)合分形幾何的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了基于分形的寬帶壓電換能器結(jié)構(gòu)設(shè)計思想。這樣的分形結(jié)構(gòu)具有一定的帶寬，且空間利用

2、率較高，便于微型化。運(yùn)用該思想設(shè)計了一種基于Peano分形曲線的壓電換能器結(jié)構(gòu)，分析了這種結(jié)構(gòu)的響應(yīng)頻率分布情況。研究了影響分形結(jié)構(gòu)固有頻率的因素，并推導(dǎo)出它們與懸臂梁固有頻率之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，通過對Peano分形結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可以得到與特定環(huán)境頻率相匹配的分形結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
　　最后，本文選擇了壓電系數(shù)較高的PVDF材料作為壓電材料，根據(jù)所設(shè)計的Peano分形結(jié)構(gòu)制作了一個50mm*50mm大小的實(shí)驗原型。通過實(shí)驗，驗證了