【摘要】：提出了利用氣動高壓激勵的陣列式盤型壓電俘能器實現(xiàn)氣體能量的轉化,以滿足低功耗傳感器的自供能需求。通過壓電單晶片將氣缸內部高壓氣體能量轉化為電能,設計了陣列式盤型壓電俘能器的樣機結構;結合氣缸的正常工作狀態(tài),分析了壓電陣列的工作原理并進行了相應的實驗。理論分析顯示:盤型壓電陣列具有較高的電荷量與良好的電容性,適合對具有交變載荷的高壓氣體能量進行收集。采用外徑為12 mm、厚度為0.2 mm的壓電單晶片及缸徑為63mm、行程為150mm的氣缸制作了實驗樣機,利用氣動組件模擬氣體環(huán)境搭建了測試系統(tǒng)。分別調節(jié)壓力、周期、流量等參數(shù)進行了實驗測試。結果表明:在交變的氣動高壓激勵下,陣列式盤型壓電俘能器可較好地收集交變高壓氣體載荷能量,其最佳匹配電阻為600kΩ,最大的瞬時功率為1 052μW,輸出功率可滿足低功耗傳感器的能量需求。

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