具有周期结构压电振子的性能研究
发布时间：2020-12-19 16:33
随着微机电系统（Micro Electro-Mechanical System,MEMS）在工业生产和实际生活中的广泛应用,传统供能方法已经无法满足微机电系统所应用的环境需要,而利用压电俘能器收集环境中的振动能量为微机电系统提供实时电能成为解决此问题的关键方法。常用的压电俘能器多为悬臂梁结构,仅当其处于共振状态下才具有可观的俘能性能,而环境中的振源频率较低,传统的降频方法存在诸多局限性。针对以上问题,本文提出两种周期结构压电振子,并对其进行理论建模与仿真分析,结果表明周期结构不仅可以提高压电俘能器的低频俘能性能,也具有良好的宽频俘能性能。对今后设计超低频高性能压电悬臂梁俘能器而言,具有一定的参考意义,本文主要研究工作如下:（1）将压电本构方程同Euler-Bernoulli梁理论相结合,推导出压电梁在外部简谐激励下的输出电压表达式,确定悬臂梁各个结构参数与输出电压之间的关系,表明压电梁在普通环境中能够生共振的必要性,为周期结构悬臂梁的研究提供理论基础。（2）构建两种周期结构压电梁的结构模型与理论模型,并利用Euler-Bernoulli假设的分布参数法分别对两种周期结构进行分析,建立并...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
频率可调型双向共振能量收集装置结构图
图 1-2 多悬臂梁压电振子对双稳态压电悬臂梁进行了理论研究，建立了能引发模型，通过建立磁铁之间磁力的表达式，得到系统产围，结果表明双稳态系统可以在低频范围下产生大幅铁间的距离会影响系统的响应特性，为设计双稳态压2]等人设计了一种非对称间隙折叠结构宽频带能量收软件对该结构进行了分析，并通过实验加以验证，二又将该装置在普通空调机组上进行测试，模拟了真实装置的前三阶固有频率分别为 35.4Hz、74.2Hz、1均处于环境中振源的频率范围内，此外，该结构的第高的电压灵敏度，可使该装置在共振时俘获可观的能
图 1-2 多悬臂梁压电振子对双稳态压电悬臂梁进行了理论研究，建立了能引发模型，通过建立磁铁之间磁力的表达式，得到系统产围，结果表明双稳态系统可以在低频范围下产生大幅铁间的距离会影响系统的响应特性，为设计双稳态压2]等人设计了一种非对称间隙折叠结构宽频带能量收软件对该结构进行了分析，并通过实验加以验证，二又将该装置在普通空调机组上进行测试，模拟了真实装置的前三阶固有频率分别为 35.4Hz、74.2Hz、1均处于环境中振源的频率范围内，此外，该结构的第高的电压灵敏度，可使该装置在共振时俘获可观的能
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温压电材料、器件与应用[J]. 吴金根,高翔宇,陈建国,王春明,张树君,董蜀湘. 物理学报. 2018(20)
[2]压电悬臂梁俘能器输出特性仿真分析[J]. 孙凯利,王海峰,李蒙,崔宜梁. 压电与声光. 2018(04)
[3]压电悬臂梁振动能量收集仿真与试验验证[J]. 思建行,戴玉婷,杨淞,王超磊,王若钦,杨超. 北京航空航天大学学报. 2017(06)
[4]两自由度悬臂梁压电发电装置的宽频发电性能[J]. 刘祥建,朱莉娅,陈仁文. 光学精密工程. 2016(07)
[5]非线性宽频压电振动能量采集器的研究[J]. 王光庆,杨斌强,徐文潭,李萧均,廖维新. 仪器仪表学报. 2016(01)
[6]微型之字形压电式能量收集器输出电压的建模和仿真[J]. 李如春,征琦,施朝霞. 传感技术学报. 2015(05)
[7]新型多层悬臂梁压电发电装置发电性能研究[J]. 龚俊杰,阮志林,李康超,边义祥. 机械工程学报. 2014(05)
[8]振动能量收集技术的研究现状与发展趋势[J]. 刘成龙,孟爱华,陈文艺,李厚福,宋红晓. 装备制造技术. 2013(12)
[9]压电振动能量采集器的力电耦合模型及其功率优化[J]. 王光庆,金文平,展永政,陆跃明. 传感技术学报. 2013(08)
[10]基于圆弧限位的压电发电装置[J]. 王淑云,阚君武,王鸿云,凌荣华,杨振宇,蒋永华,张忠华. 光学精密工程. 2013(02)
硕士论文
[1]双质量块结构和旋转磁结构d15模式压电俘能器的俘能特性[D]. 王永峰.湘潭大学 2018
[2]非线性低频压电振动能量回收装置的研究[D]. 张浩.南京航空航天大学 2016
[3]悬臂型压电发电装置固有频率与能量输出特性的研究[D]. 杨微.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于低频环境振动驱动的微型压电式能量收集器的结构研究[D]. 征琦.浙江工业大学 2014
[5]Cymbal压电发电装置发电性能研究[D]. 郭帅.浙江大学 2012
[6]大功率高稳定性压电陶瓷材料的研究[D]. 王立锋.天津大学 2005
本文编号：2926223
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
频率可调型双向共振能量收集装置结构图
图 1-2 多悬臂梁压电振子对双稳态压电悬臂梁进行了理论研究，建立了能引发模型，通过建立磁铁之间磁力的表达式，得到系统产围，结果表明双稳态系统可以在低频范围下产生大幅铁间的距离会影响系统的响应特性，为设计双稳态压2]等人设计了一种非对称间隙折叠结构宽频带能量收软件对该结构进行了分析，并通过实验加以验证，二又将该装置在普通空调机组上进行测试，模拟了真实装置的前三阶固有频率分别为 35.4Hz、74.2Hz、1均处于环境中振源的频率范围内，此外，该结构的第高的电压灵敏度，可使该装置在共振时俘获可观的能
图 1-2 多悬臂梁压电振子对双稳态压电悬臂梁进行了理论研究，建立了能引发模型，通过建立磁铁之间磁力的表达式，得到系统产围，结果表明双稳态系统可以在低频范围下产生大幅铁间的距离会影响系统的响应特性，为设计双稳态压2]等人设计了一种非对称间隙折叠结构宽频带能量收软件对该结构进行了分析，并通过实验加以验证，二又将该装置在普通空调机组上进行测试，模拟了真实装置的前三阶固有频率分别为 35.4Hz、74.2Hz、1均处于环境中振源的频率范围内，此外，该结构的第高的电压灵敏度，可使该装置在共振时俘获可观的能
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温压电材料、器件与应用[J]. 吴金根,高翔宇,陈建国,王春明,张树君,董蜀湘. 物理学报. 2018(20)
[2]压电悬臂梁俘能器输出特性仿真分析[J]. 孙凯利,王海峰,李蒙,崔宜梁. 压电与声光. 2018(04)
[3]压电悬臂梁振动能量收集仿真与试验验证[J]. 思建行,戴玉婷,杨淞,王超磊,王若钦,杨超. 北京航空航天大学学报. 2017(06)
[4]两自由度悬臂梁压电发电装置的宽频发电性能[J]. 刘祥建,朱莉娅,陈仁文. 光学精密工程. 2016(07)
[5]非线性宽频压电振动能量采集器的研究[J]. 王光庆,杨斌强,徐文潭,李萧均,廖维新. 仪器仪表学报. 2016(01)
[6]微型之字形压电式能量收集器输出电压的建模和仿真[J]. 李如春,征琦,施朝霞. 传感技术学报. 2015(05)
[7]新型多层悬臂梁压电发电装置发电性能研究[J]. 龚俊杰,阮志林,李康超,边义祥. 机械工程学报. 2014(05)
[8]振动能量收集技术的研究现状与发展趋势[J]. 刘成龙,孟爱华,陈文艺,李厚福,宋红晓. 装备制造技术. 2013(12)
[9]压电振动能量采集器的力电耦合模型及其功率优化[J]. 王光庆,金文平,展永政,陆跃明. 传感技术学报. 2013(08)
[10]基于圆弧限位的压电发电装置[J]. 王淑云,阚君武,王鸿云,凌荣华,杨振宇,蒋永华,张忠华. 光学精密工程. 2013(02)
硕士论文
[1]双质量块结构和旋转磁结构d15模式压电俘能器的俘能特性[D]. 王永峰.湘潭大学 2018
[2]非线性低频压电振动能量回收装置的研究[D]. 张浩.南京航空航天大学 2016
[3]悬臂型压电发电装置固有频率与能量输出特性的研究[D]. 杨微.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于低频环境振动驱动的微型压电式能量收集器的结构研究[D]. 征琦.浙江工业大学 2014
[5]Cymbal压电发电装置发电性能研究[D]. 郭帅.浙江大学 2012
[6]大功率高稳定性压电陶瓷材料的研究[D]. 王立锋.天津大学 2005
本文编号：2926223
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