流體耦合式壓電振動俘能器的設(shè)計與試驗研究.pdf

1、為保證微功率電子產(chǎn)品連續(xù)供電需求，利用壓電材料的壓電發(fā)電技術(shù)成為目前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域?？紤]到傳統(tǒng)的液壓傳動具有低噪音、無沖擊、高能量密度等優(yōu)勢，本論文將流體引入壓電式的振動能量回收系統(tǒng)中，提出利用流體傳遞運(yùn)動與動力，利用壓電流體耦合作用來回收振動能量的壓電振動俘能器，通過系統(tǒng)建模、理論仿真分析、設(shè)計加工和試驗測試等方法對該俘能器的發(fā)電性能進(jìn)行研究。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1、研究壓電振動俘能器的提出的背景、意義，并對其所涉及的

2、壓電式振動發(fā)電技術(shù)，運(yùn)用壓電技術(shù)的振動控制器，以及基于壓電的流能式能量回收等國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析和總結(jié)。
　　2、圓形雙品壓電振子是壓電振動俘能器發(fā)電的核心部件，確定其工作時的夾持方式及振動模態(tài)，分析了圓形雙晶壓電振子在簡支邊界條件受均布載荷作用下的變形曲線，建立圓形雙晶壓電振子發(fā)電理論模型，運(yùn)用數(shù)值仿真分析的方法為試驗用圓形雙晶壓電振子進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。
　　3、介紹流體耦合式壓電振動俘能器的結(jié)構(gòu)及原理，根據(jù)振動力學(xué)、流

3、體力學(xué)及壓電學(xué)等相關(guān)知識建立了俘能器系統(tǒng)的理論模型，并利用該模型推導(dǎo)出其電壓及電能表達(dá)式;討論各因素對俘能器的發(fā)電性能作仿真分析，選取外部激勵的振幅、系統(tǒng)背壓和質(zhì)量塊質(zhì)量等因素，在頻率域內(nèi)得到其發(fā)電電壓的頻率曲線圖，分析各因素對俘能器發(fā)電的影響規(guī)律;并研究了系統(tǒng)背壓與質(zhì)量塊質(zhì)量對俘能器最佳俘能點(diǎn)的影響。
　　4、為驗證俘能器回收振動能量的可行性及所建立理論模型的合理性，根據(jù)所提出的俘能器結(jié)構(gòu)與原理圖對系統(tǒng)的部件進(jìn)行設(shè)計與加工，設(shè)計