一种宽频压电振动能量采集器的解析模型与试验研究

来源：机械工程学报杂志2015年第6期北京时间：

作者：王光庆, 展永政, 金文平, 廖维新

单位：1. 浙江工商大学信息与电子工程学院 杭州 310018；2. 香港中文大学机械与自动化工程学系 香港 999077 中国

摘要：为提高单频压电振动能量采集器的能量转换效率和工作频带，以带有弹性放大器的宽频压电悬臂梁振动能量采集器为研究对象，提出一种改进的集总参数机电耦合解析模型，通过引入参数修正因子和考虑悬臂梁的振型信息，利用能量守恒原理和曲线拟合方法确定解析模型的等效参数，并根据力学、电学平衡原理建立系统的运动控制方程、频率特性方程和电功率输出表达式；仿真分析能量采集器质量比、刚度比、阻尼比以及负载电阻等对系统振动特性、电输出特性及负载特性的影响；研制宽频压电悬臂梁振动能量采集器原理样机，搭建试验系统，对解析模型进行验证。结果表明：增大弹性放大器与压电悬臂梁的刚度比和质量比以及减小弹性放大器与压电悬臂梁的阻尼比可以提高能量采集器的转换效率和工作频带。

关键词：弹性放大器,机电耦合模型,宽频带,试验分析,压电能量采集器；

基金资助：国家自然科学基金(51277165)、浙江省自然科学基金(Y1080037)、浙江省教育厅科研(Y201223050)和浙江工商大学青年人才计划(QY11-23)资助项目