【摘要】：提出了利用氣動(dòng)高壓激勵(lì)的陣列式盤型壓電俘能器實(shí)現(xiàn)氣體能量的轉(zhuǎn)化,以滿足低功耗傳感器的自供能需求。通過(guò)壓電單晶片將氣缸內(nèi)部高壓氣體能量轉(zhuǎn)化為電能,設(shè)計(jì)了陣列式盤型壓電俘能器的樣機(jī)結(jié)構(gòu);結(jié)合氣缸的正常工作狀態(tài),分析了壓電陣列的工作原理并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。理論分析顯示:盤型壓電陣列具有較高的電荷量與良好的電容性,適合對(duì)具有交變載荷的高壓氣體能量進(jìn)行收集。采用外徑為12 mm、厚度為0.2 mm的壓電單晶片及缸徑為63mm、行程為150mm的氣缸制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),利用氣動(dòng)組件模擬氣體環(huán)境搭建了測(cè)試系統(tǒng)。分別調(diào)節(jié)壓力、周期、流量等參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果表明:在交變的氣動(dòng)高壓激勵(lì)下,陣列式盤型壓電俘能器可較好地收集交變高壓氣體載荷能量,其最佳匹配電阻為600kΩ,最大的瞬時(shí)功率為1 052μW,輸出功率可滿足低功耗傳感器的能量需求。

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