帶鉸接分流板的碰撞式壓電風(fēng)能采集器.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)目龐大、分布區(qū)域廣、工作環(huán)境惡劣和工作周期長特點使得傳統(tǒng)電池難以滿足其需求，將環(huán)境能轉(zhuǎn)換為電能的微能源成為其理想的電源。風(fēng)能是自然界中廣泛存在的綠色可再生能源，針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)等的需求，開展工作于中低風(fēng)速下的微型風(fēng)能采集器研究具有重要意義。
　　論文在壓電式振動能采集器理論模型基礎(chǔ)上，采用集總參數(shù)模型對基于碰撞的壓電式能量采集器的建模方法進行了研究，提出了帶鉸接分流板的碰撞式壓電風(fēng)能采集器新結(jié)構(gòu)，制作了帶鉸接分

2、流板的碰撞式風(fēng)能采集器原理樣機，并在小型風(fēng)洞內(nèi)進行了測試。本文主要開展了以下研究：
　　(1)在閱讀文獻基礎(chǔ)上，對微型振動能采集器和微型風(fēng)能采集器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行了總結(jié)分析；
　　(2)利用集總參數(shù)建模方法得到了壓電懸臂梁受到球體橫向碰撞時的運動微分方程和耦合電路方程，并將模擬結(jié)果與實驗結(jié)果進行了對比；
　　(3)受國內(nèi)外利用分流板抑制鈍體振動研究的啟發(fā)，提出了兩種帶鉸接分流板的碰撞式風(fēng)能采集器新結(jié)構(gòu)，并對其工

3、作原理進行了分析；
　　(4)制作了碰撞式微型壓電風(fēng)能采集器原理樣機，并在小型風(fēng)洞內(nèi)進行了測試，實驗結(jié)果表明，分流板和壓電懸臂梁的間距越小，臨界風(fēng)速越低，在分流板自由端或壓電懸臂梁自由端安裝質(zhì)量塊可以提高低風(fēng)速段的輸出；
　　(5)分流板與壓電片碰撞的原理樣機在15m/s風(fēng)作用下的最大輸出功率為64μW，分流板與MEMS壓電能量采集單元碰撞的原理樣機在13m/s風(fēng)作用下的最大輸出功率為227.5nW，帶MEMS壓電能量采集單