检索规则说明:AND代表“并且”;OR代表“或者”;NOT代表“不包含”;(注意必须大写,运算符两边需空一格)
检 索 范 例 :范例一: (K=图书馆学 OR K=情报学) AND A=范并思 范例二:J=计算机应用与软件 AND (U=C++ OR U=Basic) NOT M=Visual
机构地区:[1]浙江工商大学信息与电子工程学院,浙江杭州310018
出 处:《振动工程学报》2014年第6期871-877,共7页Journal of Vibration Engineering
基 金:国家自然科学基金资助项目(51277165);浙江省自然科学基金资助项目(Y1080037);浙江省教育厅资助项目(Y201223050);浙江省高校优秀青年教师资助计划项目;浙江工商大学青年人才基金资助项目
摘 要:在单自由度悬臂梁压电振动能量采集器模型基础上增加一个弹性放大器,构造形成了具有双自由度的压电振动能量采集器。利用ANSYS有限元软件建立了双自由度压电能量采集器的有限元力-电耦合模型,数值分析了模型中各参数(如质量比、阻尼比以及负载电阻等)对系统力特性(速度、加速度等)和电输出特性(电压、电流、输出功率等)的影响。研究结果表明:大的质量比和小的阻尼比能够提高压电悬臂梁能量采集器的输出功率,并能拓展其工作频带;短路谐振状态下的匹配电阻能够使能量采集器产生较大的输出电流,而开路谐振状态的匹配电阻能够使能量采集器产生较大的输出电压。研究结果还表明:对于尺寸为50.8mm×31.8mm×0.26mm的悬臂梁基板和50.8mm×31.8mm×0.14mm的压电晶体构成的双自由度系统,在基础加速度40m/s2、频率38Hz的外界振动激励下,系统在负载电阻短路和开路状态下的最大输出功率分别达到4 386.5和4 263.4mW,是单自由度系统的10倍。双自由度系统的频带宽度达到10Hz,是单自由度系统的5倍。Two degrees of freedom(TDOF)piezoelectric vibration energy harvester(PEVH)was constructed via the addition of a single degree of freedom(SDOF)cantilever piezoelectric vibration energy harvester and an elastic amplifier.The relevant finite element force-electric coupling model was established by ANSYS software,and the effects of the model parameters(such as the mass ratio,the damping ratio,and load resistance,etc.)on the system vibration characteristics and electrical output characteristics were studied in detail.The dimensions of the cantilever substrate and the piezoelectric plates are 50.8 mm×31.8mm×0.14 mm and 50.8mm×31.8mm×0.26 mm,respectively.The results have shown that a larger mass ratio and a smaller damping ratio can both improve the output power and broaden the working frequency band of the TDOF,and a suitable matching resistor under short-circuit resonant condition can make the TDOF system produce larger output current,while one under open-circuit resonant condition can produce larger output voltage.The maximum power outputs of the TDOF system are4 386.5mW and 4 263.4mW with the load resonance under short-circuit condition and open-circuit condition when the base vibration frequency is 38 Hz with acceleration amplitude 40m/s2,respectively,which is ten times of the SDOF system.The results have also shown that the band width of the TDOF system is 10 Hz,which is five times of the SDOF system.
关 键 词:振动能量采集器 压电材料 宽频带 双自由度 力-电耦合模型
分 类 号:TN712.5[电子电信—电路与系统] TN752
正在载入数据...
正在载入数据...
正在载入数据...
正在载入数据...
正在载入数据...
正在载入数据...
正在载入数据...
正在链接到云南高校图书馆文献保障联盟下载...
云南高校图书馆联盟文献共享服务平台 版权所有©
您的IP:216.73.216.222