振動(dòng)能量采集器動(dòng)態(tài)特性分析與響應(yīng)研究.pdf

1、隨著社會(huì)快速向智能化和無(wú)線化發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、可植入式醫(yī)療設(shè)備以及低功耗射頻發(fā)生器等得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，其能量供應(yīng)問(wèn)題隨之而來(lái)，并越來(lái)越成為制約其發(fā)展的主要瓶頸之一。利用傳統(tǒng)化學(xué)電池的供能方案已經(jīng)難以滿足日益苛刻的應(yīng)用需求了，人們急需一種使用壽命長(zhǎng)，工作期間免維護(hù)，綠色環(huán)保無(wú)污染的新型電源以取代傳統(tǒng)化學(xué)電池。周?chē)h(huán)境中存在著多種形式的能量，采集環(huán)境中的能量并將其轉(zhuǎn)化為電能為電子元器件供電得到了越來(lái)越多的關(guān)注和研究。得益于振動(dòng)在自然

2、環(huán)境中存在的廣泛性，振動(dòng)式能量采集器成為了微能源研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。
　　首先，文章研究分析了微型抗磁懸浮式振動(dòng)能量采集器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與懸浮磁體懸浮特性的關(guān)系。運(yùn)用有限元仿真軟件COMSOLTM計(jì)算了采集器中高定向熱解石墨板、提升磁體和懸浮磁體的參數(shù)對(duì)懸浮磁體的活動(dòng)空間的影響。系統(tǒng)地研究了采集器中主要部件懸浮磁體在不同結(jié)構(gòu)尺寸下能量采集器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及輸出特性，為特定尺寸采集器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
　　其次，文章運(yùn)用數(shù)值軟件

3、MATLABTM研究了采集器的運(yùn)動(dòng)特性。通過(guò)MATLABTM編程研究了該采集器在周期激勵(lì)以及非周期激勵(lì)下的運(yùn)動(dòng)特性，發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)演化的多樣性和復(fù)雜性。在運(yùn)動(dòng)演化過(guò)程中，存在倍周期，周期，混沌，擬周期等著多種運(yùn)動(dòng)形式。此外，又對(duì)氣混沌演化機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)了混沌演化存在著多種途徑，例如倍周期分岔途徑，擬周期換面破裂途徑，陣發(fā)性激變途徑等。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了混沌演化途徑被破壞的現(xiàn)象，例如Naimark-sacker流形的發(fā)生導(dǎo)致混沌演化變異

4、等。
　　再次，研究了影響采集器輸出電壓大小的主要因素，并提出了一種計(jì)算電壓的方法。再此基礎(chǔ)上對(duì)比分析了半解析算法和仿真算法之間的差異，在最大功率負(fù)載下，運(yùn)用電壓的半解析算法研究了采集器在周期激勵(lì)以及非周期激勵(lì)下的電壓輸出特性。并對(duì)比分析了該能量采集器在水平工作狀態(tài)和垂直工作狀態(tài)的輸出特性，發(fā)現(xiàn)了水平工作更有利于采集能量。
　　最后，搭建了實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)采集器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘油饨缂?lì)，然后采集其輸出電壓，并