本文關(guān)鍵詞： 振動能量采集器 壓電材料 寬頻帶 雙自由度 力-電耦合模型　出處：《振動工程學(xué)報》2014年06期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：在單自由度懸臂梁壓電振動能量采集器模型基礎(chǔ)上增加一個彈性放大器,構(gòu)造形成了具有雙自由度的壓電振動能量采集器。利用ANSYS有限元軟件建立了雙自由度壓電能量采集器的有限元力-電耦合模型,數(shù)值分析了模型中各參數(shù)(如質(zhì)量比、阻尼比以及負(fù)載電阻等)對系統(tǒng)力特性(速度、加速度等)和電輸出特性(電壓、電流、輸出功率等)的影響。研究結(jié)果表明:大的質(zhì)量比和小的阻尼比能夠提高壓電懸臂梁能量采集器的輸出功率,并能拓展其工作頻帶;短路諧振狀態(tài)下的匹配電阻能夠使能量采集器產(chǎn)生較大的輸出電流,而開路諧振狀態(tài)的匹配電阻能夠使能量采集器產(chǎn)生較大的輸出電壓。研究結(jié)果還表明:對于尺寸為50.8mm×31.8mm×0.26mm的懸臂梁基板和50.8mm×31.8mm×0.14mm的壓電晶體構(gòu)成的雙自由度系統(tǒng),在基礎(chǔ)加速度40m/s2、頻率38Hz的外界振動激勵下,系統(tǒng)在負(fù)載電阻短路和開路狀態(tài)下的最大輸出功率分別達(dá)到4 386.5和4 263.4mW,是單自由度系統(tǒng)的10倍。雙自由度系統(tǒng)的頻帶寬度達(dá)到10Hz,是單自由度系統(tǒng)的5倍。
[Abstract]:An elastic amplifier is added to the piezoelectric vibration energy collector model of a single degree of freedom cantilever beam. The piezoelectric vibration energy collector with two degrees of freedom is constructed, and the finite element mechanical-electric coupling model of the piezoelectric energy collector with two degrees of freedom is established by using ANSYS finite element software. The effects of parameters (such as mass ratio, damping ratio, load resistance, etc.) on the system force characteristics (velocity, acceleration, etc.) and electrical output characteristics (voltage, current, etc.) are numerically analyzed. The results show that large mass ratio and small damping ratio can increase the output power of the piezoelectric cantilever energy collector and expand its working frequency band. The matching resistor in the state of short circuit resonance can make the energy collector produce large output current. The matching resistor in the open circuit resonant state can make the energy collector produce larger output voltage. The results also show that:. For the cantilever beam substrate of 50.8mm 脳 31.8mm 脳 0.26mm and piezoelectric crystal of 50.8mm 脳 31.8mm 脳 0.14mm, the system is composed of two degrees of freedom. It is excited by the external vibration of 40 m / s ~ 2 of basic acceleration and 38 Hz of frequency. The maximum output power of the system under the load resistance short circuit and open circuit conditions is 4386.5 and 4263.4 MW, respectively. The frequency band width of the system is 10 Hz and 5 times that of the single degree of freedom system.
【作者單位】： 浙江工商大學(xué)信息與電子工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(51277165) 浙江省自然科學(xué)基金資助項目(Y1080037) 浙江省教育廳資助項目(Y201223050) 浙江省高校優(yōu)秀青年教師資助計劃項目 浙江工商大學(xué)青年人才基金資助項目
【分類號】：TM619
【正文快照】： 引言便攜設(shè)備和無線傳感器使用傳統(tǒng)電池供電,這種電池不僅供能壽命有限、需要頻繁更換[1,2],還引起環(huán)境污染。能量采集器通過從周圍環(huán)境(如風(fēng)能、熱能和振動等)獲取能量,向超低功率的微處理設(shè)備供電。振動能量采集器由于成本低和高功率等特點引起研究者的興趣。目前,振動機電

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1492007