頻率可調(diào)壓電俘能器的研究.pdf

1、近年來(lái)隨著能源危機(jī)不斷加劇，“新能源”越來(lái)越受到社會(huì)和科學(xué)家的關(guān)注，太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源的研究已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，并且得了廣泛的應(yīng)用。但是太陽(yáng)能、風(fēng)能等一般要受到環(huán)境和地理位置的制約，而且很難微型化。與此同時(shí)微型機(jī)電系統(tǒng)也得到了迅速的發(fā)展。傳統(tǒng)的鋰電池供電由于存在許多無(wú)法彌補(bǔ)的缺陷，例如質(zhì)量重、供電壽命短、體積大、環(huán)境污染大等，很難滿足微型機(jī)電系統(tǒng)的需求。
　　近年來(lái)，振動(dòng)能量俘獲技術(shù)引起了大部分研究人員的關(guān)注，此類能源不需要其

2、他任何形式的感應(yīng)器或轉(zhuǎn)換器，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不受尺寸限制，可以滿足各種功率段的微機(jī)電產(chǎn)品的需求。國(guó)外對(duì)壓電俘能技術(shù)的研究已經(jīng)比較充分，壓電俘能理論也已經(jīng)比較完善了。但是目前的俘能器一般只工作在單一頻率下，對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性差。有些俘能器雖然工作頻率寬度較大，對(duì)外界環(huán)境有一定的適應(yīng)性，但是這種適應(yīng)一般是以犧牲功率密度為前提的。為了解決這種不足，本文提出了一種新型的頻率可調(diào)的壓電俘能器。這種俘能器是靠改變可移動(dòng)支座的支撐位置，來(lái)改變俘能器本身的剛

3、度，從而實(shí)現(xiàn)頻率的可調(diào)節(jié)，使得俘能器本身與外界振動(dòng)有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。
　　針對(duì)這種新型的可變頻壓電俘能器，本文主要內(nèi)容分五章，各章的主要內(nèi)容如下：
　　第1章：本章主要介紹課題研究的背景，說(shuō)明振動(dòng)能量俘獲技術(shù)研究的必要性，闡述了振動(dòng)能量俘獲技術(shù)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和水平，并且舉例說(shuō)明了壓電俘能器在生活中的應(yīng)用，說(shuō)明了俘能器目前研究的不足，基于不足提出本文要研究的內(nèi)容。
　　第2章：本章主要介紹、推導(dǎo)壓電俘能器的基本理論知識(shí)

4、。首先闡述了正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，接著推導(dǎo)了四類邊界條件下的壓電方程，指出四類壓電方程的使用范圍與自變量的選擇，最后介紹了壓電材料與壓電振子，重點(diǎn)介紹了壓電陶瓷的性能參數(shù)以及各個(gè)參數(shù)的意義。
　　第3章：本章首先介紹了哈密頓原理，接著根據(jù)哈密頓原理、能量守恒定律建立了可變頻壓電俘能器壓電振子的數(shù)學(xué)模型，得到了自由振蕩頻率解析數(shù)學(xué)模型，還得到了俘能器的電壓輸出特性。
　　第4章：本章采用ANSYS10.0對(duì)可變頻壓電俘能器壓