基于MEMS的壓電型微能量采集器的研究.pdf

1、為解決傳統(tǒng)的電池體積大、壽命短，無(wú)法滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)等新技術(shù)的供能要求這一難題，基于MEMS的能量采集技術(shù)可以將環(huán)境中的能源采集轉(zhuǎn)換為電能，其壽命長(zhǎng)，無(wú)須更換，可以實(shí)現(xiàn)供能模塊和電子器件的集成化和自供能，成為目前的研究熱點(diǎn)之一。 本文圍繞基于MEMS技術(shù)制備的壓電型微能量采集器展開(kāi)研究，該器件的工作原理為通過(guò)PZT壓電材料的壓電效應(yīng)，將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。主要研究?jī)?nèi)容有：根據(jù)環(huán)境中振動(dòng)源頻率低于1000Hz的情況

2、，提出懸臂梁加載質(zhì)量塊的結(jié)構(gòu)作為壓電材料的載體，并針對(duì)d31和d33兩種壓電模式設(shè)計(jì)相應(yīng)的器件結(jié)構(gòu)，通過(guò)MATLAB軟件解析計(jì)算來(lái)分析各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)兩種器件輸出性能的影響；根據(jù)分析結(jié)果確定兩種器件各自的結(jié)構(gòu)尺寸和工藝制備流程，制備出d31模式的器件樣品，對(duì)其進(jìn)行了一系列性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與解析計(jì)算結(jié)果吻合較好。最后提出了進(jìn)一步改進(jìn)器件性能的懸臂梁串聯(lián)方案。 其中性能最理想的壓電型微能量采集器單元在220Hz諧振頻率，0.5g加速