流體耦合壓電俘能器的研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)和無線電技術(shù)的飛速發(fā)展,無線傳感器已經(jīng)在多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,在能量供給方式上仍以傳統(tǒng)的化學(xué)電池為主。由于化學(xué)電池存在的問題日益突出,如生命周期短,需要定期更換或者再充電,體積大,回收困難、污染環(huán)境等,因此尋求新型的能量供給方式尤為必要?；趬弘娦?yīng)的壓電發(fā)電方式能夠?qū)h(huán)境的振動能轉(zhuǎn)換為電能,能夠產(chǎn)生較高電壓,可以直接為電子器件供能,且結(jié)構(gòu)簡單,易于加工制作,便于集成化和微型化,能適應(yīng)于條件比較惡劣的環(huán)境中,因此壓電發(fā)電技術(shù)逐

2、漸成為研究熱點。當(dāng)壓電發(fā)電裝置的諧振頻率與外界激勵頻率相近達(dá)到諧振狀態(tài)時俘能效果較好,但是一般環(huán)境頻率并不固定,因此通過對結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)設(shè)計使其諧振頻率隨著外界激勵頻率值的改變而改變就變得尤為重要。本文提出一種利用液體對壓電振子進行固有頻率調(diào)節(jié)的方法,根據(jù)沒入液體深度的不同而改變俘能器的諧振頻率,實現(xiàn)在一定的寬頻范圍內(nèi)實現(xiàn)良好的俘能效果。
　　首先,建立了懸臂梁壓電俘能器的振動模型,分析對俘能功率有影響的參數(shù)。分別建立在空氣中和液體

3、中時壓電俘能器固有頻率的理論公式,并將空氣中固有頻率與完全沒入液體中固有頻率之差作為液體對俘能器的頻率調(diào)節(jié)范圍,對影響頻率調(diào)節(jié)范圍的不同參數(shù)進行了數(shù)值分析。
　　接著對俘能器在空氣和液體的情況進行ANSYS有限元仿真分析。對俘能器在空氣和液體中的情況進行模態(tài)分析,得到不同沒入深度比的情況下的固有頻率,并對數(shù)值分析結(jié)果進行驗證。對空氣和液體情況下俘能器的俘能特性進行仿真分析,主要分析不同沒入深度比的情況下俘能器的開路特性,內(nèi)阻抗特性