振動(dòng)能量廣泛存在于生產(chǎn)生活中的方方面面,大到海浪沖擊堤岸和各種工程機(jī)械在施工過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng),小到橋梁在車輛經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)以及車輛本身產(chǎn)生的振動(dòng)。如果將振動(dòng)能量收集并進(jìn)行轉(zhuǎn)化,將具有十分可觀的前景。由于振動(dòng)能量的采集不會(huì)受到天氣、溫度、濕度和光線等外界因素影響,成為目前能量采集研究的熱點(diǎn)之一。研究表明,當(dāng)環(huán)境中的振動(dòng)頻率等于或接近俘能器的固有頻率的時(shí)候,系統(tǒng)產(chǎn)生最大的振動(dòng)幅值,此時(shí)輸出電能達(dá)到最大。然而傳統(tǒng)俘能器的固有頻率是固定不變的,真實(shí)環(huán)境中的振動(dòng)頻率卻不斷變化。如果俘能器固有頻率與環(huán)境振動(dòng)頻率不匹配,系統(tǒng)就不能達(dá)到有效的工作狀態(tài),輸出的電量就會(huì)大大降低。如何保證俘能器在外界環(huán)境振動(dòng)頻率發(fā)生改變的情況下依然能夠達(dá)到共振狀態(tài),學(xué)者們進(jìn)行了廣泛的研究,提出了一系列的方案。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出解決環(huán)境振動(dòng)頻率匹配的方案大致可以分為兩大類:拓寬俘能器的工作帶寬,使其在寬頻激勵(lì)的環(huán)境中能夠有效的工作;根據(jù)外部激勵(lì)環(huán)境的變化,調(diào)節(jié)俘能器的固有頻率,使其與環(huán)境中的激勵(lì)頻率相匹配,從而達(dá)到共振狀態(tài)�；诖�,本文提出了一種可調(diào)頻雙穩(wěn)態(tài)壓電俘能方法,并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容概括如下:（1）... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

含有彈簧的多懸臂梁壓電振子Fig.1-1Multi-cantileverpiezoelectricvibratorwithspring

[27-31]。圖1-2 多頻率共振壓電懸臂梁Fig.1-2 Multi-frequency resonant piezoelectric cantilever1.2.2 雙穩(wěn)態(tài)壓電俘能器研究進(jìn)展雙穩(wěn)態(tài)振動(dòng)是非線性振動(dòng)的形式之一，壓電振動(dòng)俘能器要想產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)，必要條件是系統(tǒng)內(nèi)必須含有非線性恢復(fù)力，這個(gè)力可以由磁鐵之間的磁力提供，也可以由物體機(jī)構(gòu)的屈曲變形產(chǎn)生。Friswell[32]等研究了下端固定在一可移動(dòng)滑塊、上端帶有質(zhì)量塊的壓電懸

其相圖和分叉圖發(fā)現(xiàn)在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明這種結(jié)構(gòu)在低頻環(huán)境下輸出功率明顯高于線性系統(tǒng)。圖1-3 磁鐵-梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)俘能器 圖1-4 雙穩(wěn)態(tài)壓電振子模型Fig.1-3 Magnet-beam vibration energy harvester Fig.1-4 Bi-stable piezoelectric vibrator modelErtuk[33-34]等在 Moon 和 Holmes[35]的模型基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)了磁鐵-梁結(jié)構(gòu)的壓電俘能器，如圖 1-4 所示。該結(jié)構(gòu)中的梁的末端與斜下方的兩塊磁鐵之間有磁力作用，同時(shí)梁本身也具有一定的彈性恢復(fù)力。當(dāng)系統(tǒng)受到簡(jiǎn)諧激勵(lì)時(shí)，梁會(huì)產(chǎn)生一定幅度的擺動(dòng)，梁末段不斷在兩個(gè)磁鐵之間來(lái)回運(yùn)動(dòng)，當(dāng)激勵(lì)頻率處于 5-8Hz 的范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生的平均輸出功率為 1.2-10mW，比線性俘能器的效率高 8 倍。但是在這個(gè)模型中，由于磁鐵的位置是固定的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]碳基超級(jí)電容器電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 安宏澤.哈爾濱工程大學(xué) 2014
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本文編號(hào)：3276372