復合型懸臂梁壓電俘能器理論與實驗研究.pdf

1、如何向微電子產品無線供能是當前研究的一個熱點問題。由于電池供電本身的缺陷和使用環(huán)境的限制，使人們更加熱衷于研究無源供能技術。由壓電材料制成的壓電發(fā)電裝置具有不發(fā)熱、無電磁干擾、無污染，結構簡單，易于加工制作和實現(xiàn)機構的微小化、集成化等優(yōu)點，因而備受關注。近年來，將壓電材料產生的電能用作驅動微功率電器電源的研究才剛剛開始，但已經展示出壓電發(fā)電與能量存儲技術的光明前景。
　　在查閱大量文獻的基礎之上，本文針對復合型懸臂梁壓電俘能器進行

2、了理論和實驗研究。為了達到初步調節(jié)俘能器振子振動頻率特性的目的，本文分別設計了一套可實現(xiàn)長度調節(jié)的雙晶懸臂梁壓電振子以實現(xiàn)其固有頻率的調節(jié)，并建立該壓電振子固有頻率的理論模型；設計了L型懸臂梁壓電振子以調節(jié)其前兩階固有頻率，并建立了其前兩階固有頻率的理論模型；設計一個懸臂梁陣列以實現(xiàn)其在一定的頻段內產生諧振或者近似諧振，并建立了其各階固有頻率的理論模型。
　　在理論分析的基礎之上，對三種類型的懸臂梁壓電振子進行有限元仿真。結果表明

3、有限元仿真分析結果與數(shù)值計算基本吻合。由模態(tài)分析得出了懸臂梁壓電振子固有頻率隨長度變化的關系，L型懸臂梁壓電振子的結構參數(shù)及多臂型懸臂梁的各階彎振模態(tài)的固有頻率，并在此基礎上進行了有限元諧響應分析，得出了三種懸臂梁壓電俘能器的輸出電壓與激振頻率的關系。
　　為了驗證理論和有限元仿真分析結果的正確，本文制作三種類型的壓電懸臂梁俘能器并建立了實驗系統(tǒng)，分別采用PSV-400-m2激光測振儀和HP4294A阻抗分析儀測量了各壓電振子的振