寬帶振動能量采集器的研究.pdf

1、振動能量采集器是一種將環(huán)境中的振動能量轉(zhuǎn)化為電能的器件，它與傳統(tǒng)的能量供給方式（電池）相比較，具有環(huán)境適應(yīng)能量強(qiáng)、能量供應(yīng)持久、無污染等優(yōu)勢，是真正意義上的“綠色、清潔”能源;然而振動能量采集器件的采集效率受單一諧振頻率點限制，即諧振時達(dá)到最大，失諧時采集效率迅速下降，所以如何設(shè)計器件在寬頻域有效采集振動能量成為研究的關(guān)鍵技術(shù)?；诖苏n題背景以及實驗室團(tuán)隊在振動領(lǐng)域取得的前期研究成果，本文設(shè)計一種寬帶工作的振動能量采集器件，主要分為幾個

2、方面的研究:
　　 第一、綜述國內(nèi)外學(xué)者在振動能量采集領(lǐng)域的研究進(jìn)展，提出寬頻帶能量采集的可行性方案;設(shè)計了一種新型寬帶振動能量采集器，其具有多模式能量采集、多自由振動以及寬帶工作等特點;
　　 第二、利用集總參數(shù)分析法建立彈簧-質(zhì)量塊振動的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析了新型模型的動力學(xué)性能;通過結(jié)構(gòu)的等效剛度和等效質(zhì)量，結(jié)合瑞利能量法及里茲法，詳細(xì)推導(dǎo)了模型彎曲、扭轉(zhuǎn)的工作模態(tài)和頻率，理論給出了結(jié)構(gòu)參數(shù)與諧振工作頻率、輸出電壓以

3、及負(fù)載輸出功率之間的定量關(guān)系;
　　 第三、采用ANSYS有限元分析軟件對新型模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真，結(jié)合結(jié)構(gòu)參數(shù)與模型振動性能關(guān)系優(yōu)化新型模型，結(jié)合模態(tài)分析、靜力分析以及抗沖擊性分析的結(jié)果給出一組結(jié)構(gòu)參數(shù)，為后續(xù)原理樣機(jī)制作提供參考。
　　 第四、結(jié)合優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)加工原理樣機(jī)，利用實驗室設(shè)備搭建實驗測試平臺，完成了原理樣機(jī)初步測試工作，驗證寬帶采集功能。外界激勵加速度為1g，原理樣機(jī)在57.6HZ～69.45HZ頻域采集振動