固支梁壓電俘能器寬頻規(guī)劃及其仿真與實驗研究.pdf

1、隨著無線網絡技術和微機電系統(tǒng)的飛速發(fā)展，微電子產品在民用工業(yè)和軍事領域得到廣泛的應用。這些微電子產品需要電源供能，常用的以化學電池為主的供能方式存在許多明顯的弊端，如體積大、供能壽命有限、環(huán)境污染等，人們開始致力于研究將環(huán)境中的振動能轉化為電能的方法。壓電發(fā)電裝置因具有無污染、裝置簡單，易實現微小化、集成化等優(yōu)點，現已成為研究的熱點之一。
　　本文以固支梁壓電俘能器為研究對象，通過對其加載質量塊進行調頻、改頻以達到外界環(huán)境中激振源

2、的頻率,來提高俘能器的頻率響應能力。經仿真分析得加載質量塊可實現頻率調節(jié)，但是不足以達到寬頻的效果。為進一步降低壓電振子的諧振頻率，縮小固有頻率差，設計了多分段壓電片多質量系統(tǒng)固支梁壓電俘能器，仿真結果表明該俘能器實現了降頻，縮小了固有頻率差，在一定程度上實現寬頻，然而效果還不夠理想?；谠摻Y構寬頻性能的啟發(fā)，設計了十字梁壓電俘能器，并對其進行寬頻規(guī)劃。最終設計出可以實現降頻、能夠縮小頻率差和達到寬頻的目的的十字型固支梁壓電俘能器。

3、r>　　為提高俘能效率，本文研制了基于Boost-Buck型升、降壓的壓電儲能電路，并通過NI Multisim10電路仿真軟件對電路進行仿真分析，從仿真的角度驗證了該儲能電路的可行性。
　　為了驗證仿真分析的正確性，搭建了固支梁壓電俘能器實驗系統(tǒng)。采用PSV-400-m2激光測振儀測量固支梁壓電振子的模態(tài)振型。對幾種固支梁壓電俘能器進行俘能實驗研究，其中單質量塊固支梁壓電俘能器頻率響應能力低，俘能效果較差；多分段壓電片多質量系統(tǒng)