伴隨著微機電控制系統(tǒng)(MEMS)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)及微功耗電子器件的迅速發(fā)展,基于振動能量收集技術(shù)的壓電能量收集器成為自供電技術(shù)領(lǐng)域的熱門問題。為了使無線傳感節(jié)點能夠長期穩(wěn)定的工作,如何實現(xiàn)對其長期穩(wěn)定地供電成為亟待解決的問題。因此,開發(fā)新型具有無線自供電技術(shù)成為研究的熱點。為了降低壓電能量收集器的固有頻率,提高壓電能量收集器的輸出性能,以實現(xiàn)在低頻環(huán)境中振動供能需求,本文提出了一種變截面圓形低頻壓電振動能量收集器結(jié)構(gòu)。首先,通過對懸臂梁式壓電能量收集器進行相關(guān)理論分析,基于變截面圓形壓電能量收集器的模型參數(shù),分析了壓電能量收集器的工作環(huán)境及輸出性能的主要影響因素;根據(jù)正交試驗法優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù),其中包括:結(jié)構(gòu)固有頻率小,輸出電壓大,優(yōu)化變截面圓形壓電能量收集器的尺寸參數(shù),并對其進行特性分析。其次,根據(jù)變截面壓電能量收集器的尺寸參數(shù),制作變截面能量收集器試件,搭建實驗平臺測試系統(tǒng),對變截面圓形壓電能量收集器的輸出電壓及輸出功率進行測試;實驗結(jié)果表明:在四個陣列結(jié)構(gòu)并聯(lián)整流輸出功率可達到0.213mW,滿足為微功耗器件供電的要求。最后,通過本能量收集器搭建無線壓力傳感的供電系統(tǒng),驗證了...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 振動能量收集技術(shù)
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 壓電能量收集結(jié)構(gòu)的研究
        1.3.2 壓電能量收集電路的研究
    1.4 壓電能量收集技術(shù)的應(yīng)用
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
2 懸臂梁式壓電能量收集器系統(tǒng)的理論分析
    2.1 壓電材料本構(gòu)方程
    2.2 懸臂梁式壓電能量收集器的振動方程
    2.3 懸臂梁式能量收集器的機電耦合方程
    2.4 壓電能量收集轉(zhuǎn)換電路分析
    2.5 本章小結(jié)
3 變截面壓電能量收集器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)優(yōu)化
    3.1 變截面壓電能量收集器的有限元分析
        3.1.1 不同形狀壓電振子懸臂梁式能量收集器動力學特性分析
        3.1.2 變截面圓形壓電能量收集器的結(jié)構(gòu)
    3.2 基于正交試驗變截面圓形壓電能量收集器的參數(shù)優(yōu)化
        3.2.1 變截面圓形壓電能量收集器的正交試驗方案設(shè)計
        3.2.2 變截面圓形壓電能量收集器的正交試驗結(jié)果分析
        3.2.3 變截面圓形壓電能量收集器的尺寸大小確定
    3.3 變截面圓形壓電能量收集器的特性分析
    3.4 本章小結(jié)
4 變截面圓形壓電能量收集器實驗研究
    4.1 變截面圓形壓電能量收集器的制作
    4.2 變截面圓形壓電能量收集器的實驗研究
        4.2.1 變截面圓形壓電能量收集器的輸出電壓測試
        4.2.2 變截面圓形壓電能量收集器的輸出功率測試
    4.3 變截面圓形壓電能量收集器的收集電路研究
    4.4 變截面圓形壓電能量收集器的測試系統(tǒng)
    4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 研究展望
參考文獻
致謝
作者簡介及攻讀期間取得的研究成果



本文編號：3739344