【摘 要】
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伴随着微机电控制系统(MEMS)、无线传感网络(WSN)及微功耗电子器件的迅速发展,基于振动能量收集技术的压电能量收集器成为自供电技术领域的热门问题。为了使无线传感节点能够长期稳定的工作,如何实现对其长期稳定地供电成为亟待解决的问题。因此,开发新型具有无线自供电技术成为研究的热点。为了降低压电能量收集器的固有频率,提高压电能量收集器的输出性能,以实现在低频环境中振动供能需求,本文提出了一种变截面圆
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伴随着微机电控制系统(MEMS)、无线传感网络(WSN)及微功耗电子器件的迅速发展,基于振动能量收集技术的压电能量收集器成为自供电技术领域的热门问题。为了使无线传感节点能够长期稳定的工作,如何实现对其长期稳定地供电成为亟待解决的问题。因此,开发新型具有无线自供电技术成为研究的热点。为了降低压电能量收集器的固有频率,提高压电能量收集器的输出性能,以实现在低频环境中振动供能需求,本文提出了一种变截面圆形低频压电振动能量收集器结构。首先,通过对悬臂梁式压电能量收集器进行相关理论分析,基于变截面圆形压电能量收集器的模型参数,分析了压电能量收集器的工作环境及输出性能的主要影响因素;根据正交试验法优化结构参数,其中包括:结构固有频率小,输出电压大,优化变截面圆形压电能量收集器的尺寸参数,并对其进行特性分析。其次,根据变截面压电能量收集器的尺寸参数,制作变截面能量收集器试件,搭建实验平台测试系统,对变截面圆形压电能量收集器的输出电压及输出功率进行测试;实验结果表明:在四个阵列结构并联整流输出功率可达到0.213mW,满足为微功耗器件供电的要求。最后,通过本能量收集器搭建无线压力传感的供电系统,验证了变截面压电能量收集器能够取代化学电池为无线传感供电,表明本文提出的变截面圆形压电能量收集器能够实现低频压电能量收集。图[54]表[9]参[67]
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