基于壓電效應的環(huán)境振動能量獲取技術(shù)研究.pdf

1、近年隨著MEMS技術(shù)的不斷提高，無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點及各種便攜式微電子產(chǎn)品的應用越來越廣泛。現(xiàn)如今，各種MEMS的電源主要是電池，但隨著節(jié)點體積的減小以及使用數(shù)量的迅速增加，更換大量的電池會非常困難，研制可持續(xù)使用的微型化電源技術(shù)己經(jīng)成為亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。在野外，振動能是可以持續(xù)獲取到的一種能量。壓電換能器可以在沒有電池時提供微機電充足的電源，因此得到了廣泛的應用。
　　壓電換能器所采集到的能量與振動的頻率、幅值、幾何尺寸、電路

2、負載有關(guān)。其中，振動的頻率是個至關(guān)重要的因素。當外界振動達到模型的基頻諧振頻率時，振幅最大，獲取的電壓和功率可以達到峰值。因此，振動能量采集裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計與所涉及的應用環(huán)境是密切相關(guān)的，應用必須基于振動頻譜的基本特性。現(xiàn)在降低諧振頻率的主要方式是延長梁的長度和在末端添加質(zhì)量塊，但延長梁的長度在MEMS的應用場合中顯然是不合理的，沒有足夠的空間，質(zhì)量塊的添加效果也非常小。這樣，換能器的換能效率就會降低很多。本文中，針對此問題提出了一種可以

3、有效降低懸臂梁諧振頻率并且無需大幅度增加懸臂梁長度的新型回字形結(jié)構(gòu)。對這種懸臂梁結(jié)構(gòu)作了原理性分析，目的是為了研究相關(guān)尺寸參數(shù)的作用。并證明它在微機電領(lǐng)域內(nèi)亦可接近發(fā)生共振，其后用ANSYS進行了軟件仿真。針對壓電體不同尺寸參數(shù)下的電壓輸出及諧振頻率等作了分析，仿真分析出了最優(yōu)回字形結(jié)構(gòu)。
　　而后針對現(xiàn)今調(diào)理電路普遍存在的一些問題作出了改進。對一種自適應壓電換能電路作了改進，特別是在低功率的應用場合中，這種新型的電路將有廣泛的應