隨著微電子制造技術(shù)的快速發(fā)展及各種新型低功耗元件的出現(xiàn),如何為這些低功耗產(chǎn)品供能成為了研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)化學(xué)電池儲(chǔ)能有限并且對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染,需要研究新型俘能器。由于環(huán)境中振動(dòng)能量的轉(zhuǎn)換效率最高,因此,將自然界中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能,并采集加以利用顯得尤為重要。振動(dòng)能量采集器分為壓電式俘能器、電磁式俘能器和靜電式俘能器。由于靜電式俘能器工作需要外接電源,而無(wú)線傳感器等低功耗野外工作設(shè)備無(wú)法連接外接電源,因此,靜電式俘能器的應(yīng)用受到了限制。壓電式和電磁式俘能器工作無(wú)需外接電源,可以有效地將周圍環(huán)境中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能,為低功耗元件供能。壓電式與電磁式的能量轉(zhuǎn)換效率較高,并且可以制作成微小型結(jié)構(gòu),符合微電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。本文基于壓電式與電磁式發(fā)電原理,提出了一種新型雙穩(wěn)態(tài)壓電-電磁復(fù)合振動(dòng)能量采集器,也被稱為雙穩(wěn)態(tài)多模式能量采集器。論文涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,包含了機(jī)械、電學(xué)、材料學(xué)和力學(xué)等眾多學(xué)科的知識(shí)。本文以雙穩(wěn)態(tài)壓電-電磁復(fù)合振動(dòng)能量采集器為研究對(duì)象,理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合分析了其發(fā)電特性與復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為。首先,實(shí)驗(yàn)研究了雙穩(wěn)態(tài)壓電-電磁復(fù)合振動(dòng)能量采集器的發(fā)電特性。驗(yàn)證了其發(fā)電效率高于傳統(tǒng)... 

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壓電地板點(diǎn)亮南京路LED燈Fig.1-1ThepiezoelectricfloorLightingNanjingRoadLEDLamp

北京工業(yè)大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文而電容值改變。當(dāng)外接電源保持電壓不變時(shí)，電容器極板產(chǎn)生的電荷發(fā)生流動(dòng)，使電路中產(chǎn)生電能。由于這種發(fā)電方式需要外接電源，不能夠完全獨(dú)立的從外界環(huán)境中采集能量，因而限制了靜電式發(fā)電的應(yīng)用。壓電式如圖 1-2 b)所示，壓電式發(fā)電基于壓電材料的正壓電效應(yīng)。壓電式發(fā)電具有輸出能量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不受外界電磁干擾、無(wú)污染和易于加工等優(yōu)點(diǎn)，并且壓電式發(fā)電無(wú)需外接電源，因此得到了廣泛的研究。電磁式如圖 1-2 c)所示，電磁式發(fā)電是利用電磁感應(yīng)定律，電磁式發(fā)電無(wú)需外接電源，并且其模型成熟，已廣泛應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域。

第 1 章 緒 論合而成的。常見的壓電復(fù)合材料為壓電陶瓷和聚合物復(fù)合壓電材料，具有較高的機(jī)電耦合系數(shù)、靈敏度和穩(wěn)定性。基于壓電效應(yīng)的振動(dòng)能量采集技術(shù)跟傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換和熱能相比，壓電材料有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、發(fā)電效果好、環(huán)保無(wú)污染、易于加工實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)在能量收集中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。壓電材料在生活、交通、醫(yī)療、生物工程、軍事、光電信息和能源等領(lǐng)域都有著更加廣泛而重要的應(yīng)用。近年來(lái)，壓電地板開始興起，在國(guó)內(nèi)外都已投入了使用。在以色列，將壓電材料鋪設(shè)在馬路上，每一公里預(yù)估可以發(fā)電 500 千瓦，足以供應(yīng) 800 戶的家庭使用。美國(guó)拉斯維加斯安裝了一款路燈，將路人步行產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)，并在傍晚自動(dòng)點(diǎn)亮路燈，既環(huán)保又節(jié)能。下一步，美國(guó)將在費(fèi)城、圣路易斯等地也安裝這款動(dòng)能路燈，如圖 1-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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