復(fù)合型懸臂梁壓電俘能器理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、如何向微電子產(chǎn)品無(wú)線供能是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。由于電池供電本身的缺陷和使用環(huán)境的限制，使人們更加熱衷于研究無(wú)源供能技術(shù)。由壓電材料制成的壓電發(fā)電裝置具有不發(fā)熱、無(wú)電磁干擾、無(wú)污染，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制作和實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的微小化、集成化等優(yōu)點(diǎn)，因而備受關(guān)注。近年來(lái)，將壓電材料產(chǎn)生的電能用作驅(qū)動(dòng)微功率電器電源的研究才剛剛開(kāi)始，但已經(jīng)展示出壓電發(fā)電與能量存儲(chǔ)技術(shù)的光明前景。
　　在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)之上，本文針對(duì)復(fù)合型懸臂梁壓電俘能器進(jìn)行

2、了理論和實(shí)驗(yàn)研究。為了達(dá)到初步調(diào)節(jié)俘能器振子振動(dòng)頻率特性的目的，本文分別設(shè)計(jì)了一套可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度調(diào)節(jié)的雙晶懸臂梁壓電振子以實(shí)現(xiàn)其固有頻率的調(diào)節(jié)，并建立該壓電振子固有頻率的理論模型；設(shè)計(jì)了L型懸臂梁壓電振子以調(diào)節(jié)其前兩階固有頻率，并建立了其前兩階固有頻率的理論模型；設(shè)計(jì)一個(gè)懸臂梁陣列以實(shí)現(xiàn)其在一定的頻段內(nèi)產(chǎn)生諧振或者近似諧振，并建立了其各階固有頻率的理論模型。
　　在理論分析的基礎(chǔ)之上，對(duì)三種類(lèi)型的懸臂梁壓電振子進(jìn)行有限元仿真。結(jié)果表明

3、有限元仿真分析結(jié)果與數(shù)值計(jì)算基本吻合。由模態(tài)分析得出了懸臂梁壓電振子固有頻率隨長(zhǎng)度變化的關(guān)系，L型懸臂梁壓電振子的結(jié)構(gòu)參數(shù)及多臂型懸臂梁的各階彎振模態(tài)的固有頻率，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了有限元諧響應(yīng)分析，得出了三種懸臂梁壓電俘能器的輸出電壓與激振頻率的關(guān)系。
　　為了驗(yàn)證理論和有限元仿真分析結(jié)果的正確，本文制作三種類(lèi)型的壓電懸臂梁俘能器并建立了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分別采用PSV-400-m2激光測(cè)振儀和HP4294A阻抗分析儀測(cè)量了各壓電振子的振