【摘 要】
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目前,随着微电子技术的发展,无线传感器等低功耗电子器件得到广泛的应用。但这些器件大多分布在环境苛刻、人类难以直接接近的地方,传统供电方式因其自身的弊端已经无法满足
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目前,随着微电子技术的发展,无线传感器等低功耗电子器件得到广泛的应用。但这些器件大多分布在环境苛刻、人类难以直接接近的地方,传统供电方式因其自身的弊端已经无法满足上述新兴技术对电能的需求。振动能量作为一种新型环境能量,可以对其进行回收并转换为电能,为特定环境下的无线传感器等器件进行供电。因此,如何对振动能量进行采集并提高利用率已经成为众多研究者们所关注的问题。本文首先对动能采集器的国内外研究现状进行了归纳总结,并对目前的研究所存在的不足之处进行了分析,提出了一种具有宽频带特性的多自由度压电-磁电复合式动能采集器。随后,基于动能采集器的工作原理,设计出了带有弹性放大装置的多自由度动能采集装置,并分析了不同结构参数下其振动放大特性对结构动力学输出性能的影响。换能结构设计中,本文采用了压电-磁电复合式能量转换系统,并对其结构特性进行了仿真与优化。最后,将所设计的结构制作成试验样机,并对其进行性能测试。研究结果显示,该采集器不同的工作频率下出现了两个振动峰值,并且随着结构参数的变化,两个峰值间距缩短,最终形成一个宽频带窗口,验证了采集器的宽频带动能采集特性。通过实验测试进一步得出,与压电或磁电换能系统各自的输出性能相比,压电-磁电复合式换能系统的总体输出性能有所提高。
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