光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2014年
9期
2476-2482
,共7页
刘颖%王艳芬%李刚%桑胜波%李朋伟
劉穎%王豔芬%李剛%桑勝波%李朋偉
류영%왕염분%리강%상성파%리붕위
低频振动%压电能量采集器%微机电系统%传动梁
低頻振動%壓電能量採集器%微機電繫統%傳動樑
저빈진동%압전능량채집기%미궤전계통%전동량
low-frequency vibration%piezoelectric energy harvester%Micro-Electro-Mechanical System technology%transmission beam
设计了基于微机电系统(MEMS)的一阶、二阶传动低频压电振动能量采集器,通过压电效应将低频振动能量转化为电能来解决低频(小于200 Hz)振动环境中的能量采集问题.一阶传动能量采集器模型包括一阶传动梁及压电悬臂梁,二阶传动能量采集器模型包括一阶传动梁、二阶传动梁及压电悬臂梁.数学建模及有限元分析显示:采集器工作频率随一阶、二阶传动梁及压电悬臂梁材料的杨氏模量的减小均呈单调递减的趋势;传动梁的设计可有效降低采集器的高阶工作频率、拓宽工作带宽;而二阶传动梁可以在1g加速度条件下,获得10.98 Hz和44.52 Hz两个超低频率的电压峰值(分别为3.18 V/g和1.33 V/g),使系统工作频率降得更低,50 Hz以下的有效工作带宽更宽,更适合与低频振动环境匹配进行能量采集.
設計瞭基于微機電繫統(MEMS)的一階、二階傳動低頻壓電振動能量採集器,通過壓電效應將低頻振動能量轉化為電能來解決低頻(小于200 Hz)振動環境中的能量採集問題.一階傳動能量採集器模型包括一階傳動樑及壓電懸臂樑,二階傳動能量採集器模型包括一階傳動樑、二階傳動樑及壓電懸臂樑.數學建模及有限元分析顯示:採集器工作頻率隨一階、二階傳動樑及壓電懸臂樑材料的楊氏模量的減小均呈單調遞減的趨勢;傳動樑的設計可有效降低採集器的高階工作頻率、拓寬工作帶寬;而二階傳動樑可以在1g加速度條件下,穫得10.98 Hz和44.52 Hz兩箇超低頻率的電壓峰值(分彆為3.18 V/g和1.33 V/g),使繫統工作頻率降得更低,50 Hz以下的有效工作帶寬更寬,更適閤與低頻振動環境匹配進行能量採集.
설계료기우미궤전계통(MEMS)적일계、이계전동저빈압전진동능량채집기,통과압전효응장저빈진동능량전화위전능래해결저빈(소우200 Hz)진동배경중적능량채집문제.일계전동능량채집기모형포괄일계전동량급압전현비량,이계전동능량채집기모형포괄일계전동량、이계전동량급압전현비량.수학건모급유한원분석현시:채집기공작빈솔수일계、이계전동량급압전현비량재료적양씨모량적감소균정단조체감적추세;전동량적설계가유효강저채집기적고계공작빈솔、탁관공작대관;이이계전동량가이재1g가속도조건하,획득10.98 Hz화44.52 Hz량개초저빈솔적전압봉치(분별위3.18 V/g화1.33 V/g),사계통공작빈솔강득경저,50 Hz이하적유효공작대관경관,경괄합여저빈진동배경필배진행능량채집.
