基于壓電效應(yīng)的環(huán)境振動(dòng)能量獲取技術(shù)研究.pdf

1、近年隨著MEMS技術(shù)的不斷提高，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及各種便攜式微電子產(chǎn)品的應(yīng)用越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)如今，各種MEMS的電源主要是電池，但隨著節(jié)點(diǎn)體積的減小以及使用數(shù)量的迅速增加，更換大量的電池會(huì)非常困難，研制可持續(xù)使用的微型化電源技術(shù)己經(jīng)成為亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。在野外，振動(dòng)能是可以持續(xù)獲取到的一種能量。壓電換能器可以在沒有電池時(shí)提供微機(jī)電充足的電源，因此得到了廣泛的應(yīng)用。
　　壓電換能器所采集到的能量與振動(dòng)的頻率、幅值、幾何尺寸、電路

2、負(fù)載有關(guān)。其中，振動(dòng)的頻率是個(gè)至關(guān)重要的因素。當(dāng)外界振動(dòng)達(dá)到模型的基頻諧振頻率時(shí)，振幅最大，獲取的電壓和功率可以達(dá)到峰值。因此，振動(dòng)能量采集裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與所涉及的應(yīng)用環(huán)境是密切相關(guān)的，應(yīng)用必須基于振動(dòng)頻譜的基本特性。現(xiàn)在降低諧振頻率的主要方式是延長(zhǎng)梁的長(zhǎng)度和在末端添加質(zhì)量塊，但延長(zhǎng)梁的長(zhǎng)度在MEMS的應(yīng)用場(chǎng)合中顯然是不合理的，沒有足夠的空間，質(zhì)量塊的添加效果也非常小。這樣，換能器的換能效率就會(huì)降低很多。本文中，針對(duì)此問題提出了一種可以

3、有效降低懸臂梁諧振頻率并且無(wú)需大幅度增加懸臂梁長(zhǎng)度的新型回字形結(jié)構(gòu)。對(duì)這種懸臂梁結(jié)構(gòu)作了原理性分析，目的是為了研究相關(guān)尺寸參數(shù)的作用。并證明它在微機(jī)電領(lǐng)域內(nèi)亦可接近發(fā)生共振，其后用ANSYS進(jìn)行了軟件仿真。針對(duì)壓電體不同尺寸參數(shù)下的電壓輸出及諧振頻率等作了分析，仿真分析出了最優(yōu)回字形結(jié)構(gòu)。
　　而后針對(duì)現(xiàn)今調(diào)理電路普遍存在的一些問題作出了改進(jìn)。對(duì)一種自適應(yīng)壓電換能電路作了改進(jìn)，特別是在低功率的應(yīng)用場(chǎng)合中，這種新型的電路將有廣泛的應(yīng)