振動能量收集器可以有效解決微功耗元件的供能問題,支持現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展。然而目前很少有學(xué)者將振動能量收集器的關(guān)鍵元件聚焦于內(nèi)阻更小、綠色無毒且在光電領(lǐng)域有明顯優(yōu)勢的氧化鋅（ZnO）薄膜。本文針對基于ZnO薄膜的懸臂梁結(jié)構(gòu)振動能量收集器進行研究:根據(jù)壓電效應(yīng)與壓電晶體的機電轉(zhuǎn)換模式、相關(guān)的邊界條件確定了相應(yīng)的壓電方程,結(jié)合“彈簧-阻尼-質(zhì)量塊”振動模型建立了壓電能量收集系統(tǒng)的模型,推導(dǎo)了壓電元件所產(chǎn)生的電壓與施加的振動幅值之間的關(guān)系式,分析了懸臂梁的模態(tài)頻率、系統(tǒng)的阻尼、ZnO的物理性能對壓電元件兩端的輸出電壓的影響規(guī)律。基于懸臂梁振動能量收集器,利用壓電耦合分析得出了振動能量收集器的相關(guān)尺寸與諧響應(yīng)結(jié)果,為確定最佳ZnO薄膜厚度與最優(yōu)正弦激勵水平,從而提高振動能量收集器的轉(zhuǎn)化效率提供了依據(jù)。探究了不同工藝參數(shù)條件制得的ZnO薄膜的性能。測試了ZnO薄膜的表面形貌、晶軸取向生長的強度,分析了不同工藝參數(shù)對ZnO薄膜的晶粒直徑與c軸取向的相對強度的影響規(guī)律。設(shè)計了振動能量收集實驗系統(tǒng),揭示了不同性能的ZnO薄膜對振動能量收集器的電壓輸出與功率輸出的影響規(guī)律。推導(dǎo)了傳統(tǒng)能量采集電路（SEH... 

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 壓電能量收集器的研究進展
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 能量收集系統(tǒng)模型建立與ZnO薄膜制作工藝
    2.1 壓電效應(yīng)及壓電晶體機電轉(zhuǎn)換類型
    2.2 壓電方程
    2.3 壓電能量收集系統(tǒng)的模型
    2.4 ZnO薄膜的制備工藝研究
    2.5 本章小結(jié)
第3章 振動能量收集器的壓電仿真分析
    3.1 引言
    3.2 有限元模型建立與參數(shù)確定
    3.3 壓電振動能量收集器結(jié)構(gòu)參數(shù)確定與模態(tài)分析
    3.4 壓電振動能量收集器的諧響應(yīng)分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 振動能量收集器的實驗研究
    4.1 引言
    4.2 ZnO薄膜的性能研究
        4.2.1 不同濺射參數(shù)對ZnO薄膜表面粗糙度的影響
        4.2.2 不同濺射參數(shù)對ZnO薄膜晶軸取向的影響
    4.3 基于ZnO薄膜的壓電元件的制作與實驗系統(tǒng)組成
        4.3.1 基于ZnO薄膜的壓電元件的制作
        4.3.2 實驗系統(tǒng)的組成
    4.4 不同特性ZnO薄膜輸出電壓實驗研究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 能量采集電路的輸出功率分析與實驗研究
    5.1 引言
    5.2 能量提取電路的理論分析
    5.3 改善能量采集電路的電能提取效率
        5.3.1 并聯(lián)電感能量提取電路
        5.3.2 串聯(lián)電感能量提取電路
    5.4 改善能量采集電路的輸出波動
    5.5不同能量采集電路的功率輸出實驗
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3690510