基于壓電材料的能量采集研究.pdf

1、能量是發(fā)展科技的關(guān)鍵，歷史上主要的技術(shù)發(fā)展都與新能源的利用或能源利用方法的改進(jìn)相關(guān)。尤其是將自然環(huán)境中浪費(fèi)掉的能量進(jìn)行采集、存儲(chǔ)并利用具有顯著的環(huán)保意義，具有廣闊的工程應(yīng)用前景。 本文首先分析了壓電懸臂結(jié)構(gòu)受簡(jiǎn)諧力激勵(lì)下的能量輸出，給出了一種壓電陶瓷-金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)壓電發(fā)電器件的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了制備；然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了試驗(yàn)研究；最后研究了適合低頻壓電陶瓷－金屬結(jié)構(gòu)發(fā)電器件的能量采集電路。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果包括： 1.從壓

2、電方程入手，分析了壓電發(fā)電元件在力作用下產(chǎn)生電荷，輸出電壓的原理，討論了用于能量采集的壓電元件等效電路模型。 2.通過振動(dòng)方程并結(jié)合力學(xué)邊界條件，對(duì)懸臂壓電梁能量采集進(jìn)行了理論分析。結(jié)果表明：壓電懸臂梁是一個(gè)高效率的能量采集結(jié)構(gòu)，尤其適合應(yīng)用在低頻振動(dòng)環(huán)境中。 3.給出了壓電陶瓷－金屬層疊結(jié)構(gòu)的懸臂式壓電發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了工藝制備，構(gòu)建了試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了試件的試驗(yàn)研究，研究分析了激振力作用下產(chǎn)生的能量輸出效果。