周期性強(qiáng)沖擊振動(dòng)環(huán)境下d15模式壓電俘能器研究.pdf

1、鐵路軌道和隧道路面的振動(dòng)、汽車(chē)和船舶在行進(jìn)中的振動(dòng)等含有豐富的能量，而且多為振動(dòng)加速度大、持續(xù)時(shí)間短的沖擊振動(dòng)，振動(dòng)加速度高達(dá)幾十g，而通常壓電俘能器（PEH）所收集的振動(dòng)能量幅度不大于5g，所以針對(duì)強(qiáng)沖擊的振動(dòng)特征，本文對(duì)能量收集能力強(qiáng)、耐沖擊、無(wú)溫漂的 d15剪切模式壓電俘能器和具備緩釋儲(chǔ)能功能的電路進(jìn)行了研究。
　　本研究以PZT壓電陶瓷為應(yīng)用材料，推導(dǎo)d-型壓電方程得到壓電俘能器的理論建?；A(chǔ)，利用ANSYS有限元軟件對(duì)P

2、ZT進(jìn)行建模。針對(duì)沖擊振動(dòng)持續(xù)時(shí)間短、振動(dòng)加速度大的特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了直立型、懸臂梁型和L型三種d15模式壓電俘能器，分別建立ANSYS有限元模型對(duì)俘能器的輸出特性進(jìn)行分析，得到了俘能器的輸出性能與激勵(lì)頻率和外接負(fù)載的關(guān)系，其中直立型俘能器的輸出電壓與外界激勵(lì)呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，懸臂梁型俘能器的能量緩釋效果最好，L型俘能器的輸出功率在三種結(jié)構(gòu)中最高，為33.64μW。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下搭建了俘能器測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)三種俘能器的性能進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)測(cè)和仿