声能量收集器的研究综述

发布时间：2021-12-23 06:43

　　声能是环境中普遍存在的一种能量形式,如何收集并应用这一能量成为当下研究热点。介绍了亥姆霍兹谐振腔、声晶体谐振腔、四分之一波长谐振腔以及其他非腔体结构声能收集系统的结构及其优化方案。实验结果表明,与亥姆霍兹谐振腔相比,使用同等尺寸的声晶体谐振腔能获得更高的能量收集效率,而四分之一波长谐振腔能以更小的体积收集同样的声能。另外,结构优化和耦合设计可以极大地提升能量收集效率。许多非腔体结构的设计也有着不错的应用前景。 

【文章来源】：微电子学. 2020,50(01)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

亥姆霍兹谐振腔

为了改善亥姆霍兹谐振器的能量收集效率,F. Khan等人从腔体结构出发,设计了一种锥形腔体结构,具体如图2所示[16]。经过试验测试,在同等条件下,相比于传统的圆形亥姆霍兹谐振腔,锥形亥姆霍兹谐振腔可以更好地对声压进行放大,获得的电压和输出功率分别提高了33.33%和76.26%[16]。X. Peng等人设计了一种采用双亥姆霍兹谐振腔的声能收集器,极大地提高了声能收集效率,具体结构如图3所示[17]。采用一对空腔和柔性穿孔板的机械耦合,以增强空腔与柔性穿孔板之间的声耦合。工作状态下,当外加声场作用于能量收集器的第一个孔口时,声压的很大一部分被第一个腔放大并作用于黄铜板和第二个腔口,同时使压电薄膜振动,从而在薄膜表面产生电压。活塞可在第二个腔内平稳运动,通过改变第二个腔的体积来控制输出。在最佳体积下,相比于传统的亥姆霍兹谐振腔,该结构产生的电压提高了400%,输出功率为原来的16倍。

X. Peng等人设计了一种采用双亥姆霍兹谐振腔的声能收集器,极大地提高了声能收集效率,具体结构如图3所示[17]。采用一对空腔和柔性穿孔板的机械耦合,以增强空腔与柔性穿孔板之间的声耦合。工作状态下,当外加声场作用于能量收集器的第一个孔口时,声压的很大一部分被第一个腔放大并作用于黄铜板和第二个腔口,同时使压电薄膜振动,从而在薄膜表面产生电压。活塞可在第二个腔内平稳运动,通过改变第二个腔的体积来控制输出。在最佳体积下,相比于传统的亥姆霍兹谐振腔,该结构产生的电压提高了400%,输出功率为原来的16倍。1.2 声晶体谐振腔

【参考文献】：
期刊论文
[1]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)



本文编号：3547994