壓電振動(dòng)能量采集器的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和電子科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使得基于壓電材料的壓電振動(dòng)能量采集器得到了迅速的發(fā)展，將其和低功耗元件相結(jié)合之后，廣泛的應(yīng)用于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和微電子設(shè)備中。
　　和傳統(tǒng)電化學(xué)電池使用壽命短、污染環(huán)境和需定期更換電池等缺點(diǎn)相比，壓電振動(dòng)能量采集器具有環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)電磁干擾、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，因此可以更好的取代電化學(xué)電池的使用。由于單頻壓電振動(dòng)能量采集器存在采集效率低、工作頻帶窄等問(wèn)題。因此，本論文在原有的單頻壓電振動(dòng)能量采集器的基

2、礎(chǔ)上，增加了一個(gè)彈性放大器，構(gòu)成一個(gè)帶有彈簧的寬頻壓電振動(dòng)能量采集器，從而增大了采集效率并拓寬了采集頻帶。并在此基礎(chǔ)上研究了壓電能量轉(zhuǎn)換接口電路的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)電路的改良優(yōu)化，大大提高了能量回收效率。
　　本論文的主要內(nèi)容有以下四部分:
　　一、介紹了壓電振動(dòng)能量采集器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和存在的不足，接著介紹了相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)（如壓電原理、振動(dòng)理論、壓電能量采集電路等）。
　　二、研究了單頻和寬頻的壓電振動(dòng)能量采集器的理

3、論模型，利用有限元軟件建立其機(jī)電耦合模型，詳細(xì)介紹了APDL命令流的建模過(guò)程，利用ANSYS軟件仿真分析了不同系統(tǒng)參數(shù)對(duì)壓電振動(dòng)能量采集器的輸出特性的影響。接著利用MATLAB軟件仿真分析了單頻和寬頻的壓電振動(dòng)能量采集器在時(shí)域上的電輸出特性，進(jìn)一步驗(yàn)證了時(shí)域分析的準(zhǔn)確性，同時(shí)得出了當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，壓電振動(dòng)能量采集器依然能維持在較高的水平。
　　三、研究了壓電能量接口電路的設(shè)計(jì)和電輸出特性。首先介紹了壓電能量回收系統(tǒng)的理論模型