压电能量收集器的研究

发布时间：2017-07-27 15:08

  本文关键词：压电能量收集器的研究

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【摘要】：微电子器件微小型化的同时,功耗也逐渐降低至微纳瓦量级。以这些低功耗器件组成的系统,其功耗大约仅在毫瓦量级。这样,使这些器件利用它们周围环境中的各种形式的能量实现自供能已从设想成为必然的趋势。本文利用了ANSYS有限元分析软件,在尺寸上对悬臂梁型压电振子做了优化,还对双悬臂梁和三悬臂梁结构的压电振子进行了模态分析和谐响应分析并进行了实验研究,实验结果证明了双悬臂梁和三悬臂梁结构的压电振子比起单悬臂梁型压电振子,可以在较宽的频率范围内更好的收集能量。最后搭建了能量收集接口电路,与压电振子组成了完整的能量收集装置并进行了测试,测得在谐振状态下,能量收集器输出电压为12.8393V,功率为28.246μW。
【关键词】：压电能量收集器 悬臂梁 有限元 仿真分析 结构优化
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM619
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-14
• 1.1 压电能量收集器概述7-8
• 1.2 研究压电能量收集器的意义8-9
• 1.3 压电能量收集器研究的现状9-13
• 1.4 本课题研究的主要内容13-14
• 第2章 压电能量收集器原理14-23
• 2.1 压电能量收集基本知识14-16
• 2.1.1 压电效应14
• 2.1.2 压电材料14-15
• 2.1.3 压电方程15-16
• 2.2 压电能量收集模型分析16-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 压电振子的仿真分析与实验研究23-60
• 3.1 有限元分析方法23-25
• 3.1.1 有限元法与ANSYS软件23
• 3.1.2 ANSYS软件的仿真过程23-25
• 3.2 悬臂梁型压电振子的有限元分析25-45
• 3.2.1 悬臂梁型压电振子的设计与优化26-39
• 3.2.2 悬臂梁型压电振子多个振动模态39-41
• 3.2.3 带质量块的悬臂梁型压电振子的仿真41-45
• 3.3 多悬臂梁结构压电振子的有限元分析45-49
• 3.3.1 双悬臂梁结构压电振子的仿真46-47
• 3.3.2 三悬臂梁结构压电振子的仿真47-49
• 3.4 压电振子的制作与实验研究49-59
• 3.4.1 悬臂梁型压电振子的制作与实验装置的组成50-52
• 3.4.2 带质量块的悬臂梁型压电振子的实验研究52-56
• 3.4.3 压电陶瓷片的并联56-57
• 3.4.4 双悬臂梁结构压电振子的实验研究57-58
• 3.4.5 三悬臂梁结构压电振子的实验研究58-59
• 3.5 本章小结59-60
• 第4章 压电能量收集器的装配与测试60-64
• 4.1 能量收集接.电路60-62
• 4.2 压电能量收集器发电能力的测试62-63
• 4.3 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-71
• 致谢71

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本文编号：582009