带弹性放大器的双稳态压电振动能量采集器 被引量：8

1

作者 杨斌强 徐文潭 +2 位作者 王学保 李秀玲 王光庆 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期684-691,共8页

针对带弹性放大器的双稳态压电振动能量采集器,利用Hamilton原理和Raleigh-Ritz方法建立了压电振动能量采集器的机电耦合分布参数模型。重点分析了激励频率Ω≥1时系统质量比、刚度比、磁铁对间距等参数对系统输出性能的影响。研制了压... 针对带弹性放大器的双稳态压电振动能量采集器,利用Hamilton原理和Raleigh-Ritz方法建立了压电振动能量采集器的机电耦合分布参数模型。重点分析了激励频率Ω≥1时系统质量比、刚度比、磁铁对间距等参数对系统输出性能的影响。研制了压电振动能量采集器原理样机,搭建了实验测试平台,实验测试了压电振动能量采集器的输出性能。研究结果表明带弹性放大器的压电振动能量采集器是一个非线性双自由度系统,具有两个双稳态运动区域;在激励频率Ω≥1时压电振动能量采集器需要较大的激励能量才能进入大幅值周期振动状态。 展开更多

关键词 双稳态压电振动能量采集器 弹性放大器 分布参数模型 仿真与实验

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双稳态压电振动能量采集器的时-频域动力学特性及实验研究 被引量：5

2

作者 赵泽翔 王光庆 +2 位作者 谭江平 崔素娟 武海强 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1200-1208,共9页

为揭示双稳态压电振动能量采集器系统参数对其时-频域动力学特性的影响,利用等效磁荷法和拉格朗日方程及基尔霍夫电流定律分别建立了双稳态压电振动采集器的非线性磁力模型和系统分布参数动力学方程;基于谐波平衡法对双稳态压电悬臂梁... 为揭示双稳态压电振动能量采集器系统参数对其时-频域动力学特性的影响,利用等效磁荷法和拉格朗日方程及基尔霍夫电流定律分别建立了双稳态压电振动采集器的非线性磁力模型和系统分布参数动力学方程;基于谐波平衡法对双稳态压电悬臂梁振动能量采集器的动力学响应特性进行了解析,并分别从频域和时域角度仿真分析了系统参数对采集器动力学响应特性的影响规律,实验验证了仿真结果的正确性,研究结果有利于对双稳态压电振动能量采集器的结构优化设计和综合性能的提高。 展开更多

关键词 双稳态压电振动能量采集器 分布参数模型 非线性动力学特性 谐波平衡法 实验验证

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非线性宽频压电振动能量采集器的研究 被引量：18

3

作者 王光庆 杨斌强 +2 位作者 徐文潭 李萧均 廖维新 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期221-230,共10页

为改善双稳态压电振动能量采集器在基础低幅值激励条件下的输出性能,提出了一种带有线性放大器的非线性宽频压电振动能量采集器,通过线性放大器对基础低幅值激励进行一级放大后,激发双稳态压电振动能量采集器进入高能轨道的大幅值周期振... 为改善双稳态压电振动能量采集器在基础低幅值激励条件下的输出性能,提出了一种带有线性放大器的非线性宽频压电振动能量采集器,通过线性放大器对基础低幅值激励进行一级放大后,激发双稳态压电振动能量采集器进入高能轨道的大幅值周期振动,从而提高能量采集器的输出性能。根据力学和电学平衡方法建立了非线性宽频压电振动能量采集器的两自由度集总参数模型和运动微分方程,并对系统模型进行时域和频域求解,仿真分析了系统质量比、刚度比等参数对系统输出特性(振动位移、速度、相图和输出电压等)的影响。最后,通过与双稳态压电振动能量采集器输出性能的实验结果对比分析,表明非线性宽频压电振动能量采集器在较小的激励幅值作用下具有更高的输出特性和更宽的工作频带。 展开更多

关键词 双稳态压电振动能量采集器 线性放大器 非线性模型 两自由度 宽频带

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基于碰撞的多方向压电电磁能量采集器研究 被引量：2

4

作者 周诗豪 宋芳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期783-788,共6页

针对传统单悬臂梁能量采集器工作频带窄,采集效率低,采集方向单一的问题,提出了一种基于碰撞的多方向压电电磁能量采集器。分析了引入碰撞的过程和多种工作模式的理论功率输出,建立了能量采集器的理论模型,制作了实验样机,研究了z方向... 针对传统单悬臂梁能量采集器工作频带窄,采集效率低,采集方向单一的问题,提出了一种基于碰撞的多方向压电电磁能量采集器。分析了引入碰撞的过程和多种工作模式的理论功率输出,建立了能量采集器的理论模型,制作了实验样机,研究了z方向不同碰撞间距对压电工作模式电压输出的影响,计算了最佳间距下不同工作模式的功率输出结果。结果表明,在碰撞间距为3 mm时,z方向压电工作模式可在更多频段产生机械耦合效应,输出电压最高达19.94 V,带宽为20.5 Hz,在混合采集工作模式下在x方向和z方向输出最高功率分别为0.11 W、0.46 W,带宽分别为18.5 Hz、20.5 Hz。 展开更多

关键词 振动能量收集 压电电磁能量采集器 机械耦合 碰撞 多方向

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非线性压电振动能量采集器的振动特性与实验研究 被引量：9

5

作者 王光庆 张伟 +2 位作者 刘创 杨斌强 廖维新 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1494-1502,共9页

为了提高线性压电振动能量采集器的输出特性,在线性压电振动能量采集器悬臂梁末端引入Duffing非线性磁力,构造了一种双稳态非线性压电振动能量采集器;综合考虑能量采集器的动态振型与轴向应变分布情况,建立了系统非线性机电耦合集总参... 为了提高线性压电振动能量采集器的输出特性,在线性压电振动能量采集器悬臂梁末端引入Duffing非线性磁力,构造了一种双稳态非线性压电振动能量采集器;综合考虑能量采集器的动态振型与轴向应变分布情况,建立了系统非线性机电耦合集总参数运动控制模型,并利用4阶、5阶Runge-Kutta算法对能量采集器的非线性振动特性进行了数值模拟;利用谐波平衡法计算获得了能量采集器的幅频响应方程,数值分析了激励频率、激励幅值以及磁铁间距等对系统非线性振动特性的影响,发现双稳态运动可以极大地提高能量采集器的频率响应范围和能量采集效率,并且能量采集器在低频、低幅值激励情况下可以产生大幅值周期运动;最后,通过实验对数值计算结果进行了验证。 展开更多

关键词 压电能量采集器 非线性振动特性 双稳态行为 Duffing非线性磁力

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MEMS低频压电振动能量采集器 被引量：9

6

作者 刘颖 王艳芬 +2 位作者 李刚 桑胜波 李朋伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2476-2482,共7页

设计了基于微机电系统(MEMS)的一阶、二阶传动低频压电振动能量采集器,通过压电效应将低频振动能量转化为电能来解决低频(小于200Hz)振动环境中的能量采集问题。一阶传动能量采集器模型包括一阶传动梁及压电悬臂梁,二阶传动能量采集器... 设计了基于微机电系统(MEMS)的一阶、二阶传动低频压电振动能量采集器,通过压电效应将低频振动能量转化为电能来解决低频(小于200Hz)振动环境中的能量采集问题。一阶传动能量采集器模型包括一阶传动梁及压电悬臂梁,二阶传动能量采集器模型包括一阶传动梁、二阶传动梁及压电悬臂梁。数学建模及有限元分析显示:采集器工作频率随一阶、二阶传动梁及压电悬臂梁材料的杨氏模量的减小均呈单调递减的趋势;传动梁的设计可有效降低采集器的高阶工作频率、拓宽工作带宽;而二阶传动梁可以在1g加速度条件下,获得10.98Hz和44.52Hz两个超低频率的电压峰值(分别为3.18V/g和1.33V/g),使系统工作频率降得更低,50Hz以下的有效工作带宽更宽,更适合与低频振动环境匹配进行能量采集。 展开更多

关键词 低频振动 压电能量采集器 微机电系统 传动梁

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宽频压电振动能量采集器的实验研究 被引量：10

7

作者 王光庆 岳玉秋 +2 位作者 展永政 李萧均 高帅帅 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期261-265,共5页

为改善线性单频谐振式压电振动能量采集器的输出性能,研制了双自由度宽频压电振动能量采集器样机模型,搭建了样机实验测试平台,研究了系统刚度比和负载电阻等参数对能量采集器输出性能的影响。通过调节系统刚度比,不仅可以拓宽压电振动... 为改善线性单频谐振式压电振动能量采集器的输出性能,研制了双自由度宽频压电振动能量采集器样机模型,搭建了样机实验测试平台,研究了系统刚度比和负载电阻等参数对能量采集器输出性能的影响。通过调节系统刚度比,不仅可以拓宽压电振动能量采集器的工作率带,还提高了压电振动能量采集器的输出电压和输出功率。结果表明:在基础振动加速度为40m/s^2和负载电阻为471kΩ条件下,双自由度宽频压电能量采集器的工作频带是单频系统的7倍,最大输出功率是单频系统的4.5倍。 展开更多

关键词 宽频带 压电振动能量采集器 弹性放大系统 样机模型

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双自由度压电振动能量采集器的力-电输出特性分析 被引量：12

8

作者 展永政 王光庆 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期871-877,共7页

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... 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。 展开更多

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

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压电电磁复合式振动能量采集器模型的研究 被引量：6

9

作者 李志宏 王良 +1 位作者 徐圣 裴承芝 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第4期525-530,共6页

针对目前单一化的压电式或电磁式机械振动能量采集装置最大输出功率较低的问题,设计了一种新型的压电电磁复合式能量采集器。通过对复合式能量采集器建立数学模型,推导出了电压、电流及输出功率的表达式。然后对复合式能量采集器的输出... 针对目前单一化的压电式或电磁式机械振动能量采集装置最大输出功率较低的问题,设计了一种新型的压电电磁复合式能量采集器。通过对复合式能量采集器建立数学模型,推导出了电压、电流及输出功率的表达式。然后对复合式能量采集器的输出功率特性进行数值仿真,并设置压电片内阻值及其他参数条件,对比分析复合式能量采集器模型与单一的压电式或电磁式能量采集器模型,理论上输出功率提高了38.2%和4.74%。最后通过对采用悬臂梁结构的振动能量采集器的具体实验数据进行分析,论证了压电电磁复合式能量采集器输出功率的高效性。 展开更多

关键词 机械振动 压电电磁 能量采集器 悬臂梁 仿真

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压电振动能量采集器的性能分析与功率优化 被引量：7

10

作者 展永政 王光庆 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1248-1253,共6页

为了预测压电振动能量采集器的输出特性,优化输出功率,以压电双晶片串联型振动能量采集器为研究对象,综合考虑结构与电路耦合因素,利用有限元法和ANSYS软件建立压电振动能量采集器的有限元机电耦合动力学模型和网格实体模型.分析在外力... 为了预测压电振动能量采集器的输出特性,优化输出功率,以压电双晶片串联型振动能量采集器为研究对象,综合考虑结构与电路耦合因素,利用有限元法和ANSYS软件建立压电振动能量采集器的有限元机电耦合动力学模型和网格实体模型.分析在外力激振条件下负载电阻对压电振动能量采集器的振动特性和电输出特性的影响,得到不同负载电阻下压电能量采集器的振动特性和电输出特性曲线.通过调节负载电阻使之与能量采集器的阻抗匹配,实现了对能量采集器输出功率的优化,得到了优化的负载电阻和输出功率.研究结果表明,采用压电能量采集器能够输出大的开路电压、大的短路电流,优化后的开路和短路谐振时的最大输出功率分别达到57.81和55.12W. 展开更多

关键词 压电双晶片悬臂梁 有限元模型(FEM) 振动能量采集器 最优负载电阻 功率优化

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三稳态压电振动能量采集器的动力学建模、仿真与实验研究 被引量：9

11

作者 李颍 鞠洋 +2 位作者 谭江平 赵泽翔 王光庆 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1098-1109,共12页

为探究磁-机-压电耦合型三稳态压电能量采集器的非线性动力学行为,利用磁偶极子点荷方法计算得到了能量采集器末端受到的非线性磁力,基于欧拉-伯努利梁理论和拉格朗日方程建立了三稳态压电振动能量采集器的分布参数机电耦合动力学模型,... 为探究磁-机-压电耦合型三稳态压电能量采集器的非线性动力学行为,利用磁偶极子点荷方法计算得到了能量采集器末端受到的非线性磁力,基于欧拉-伯努利梁理论和拉格朗日方程建立了三稳态压电振动能量采集器的分布参数机电耦合动力学模型,仿真分析了系统参数(d、dg)对能量采集器的势能、磁力以及非线性动力学输出特性的影响。研制了磁-机-压电耦合型三稳态振动能量采集器原理样机,搭建了样机实验平台,实验验证了理论模型与仿真结果的正确性。研究结果表明:适当调整d和dg可使压电振动能量采集器分别作单稳态、双稳态和三稳态运动,其中三稳态运动存在3个势能阱,势能阱的深度和宽度均小于双稳态压电振动能量采集器的势能阱深度和宽度,这有利于提升振动能量采集器的工作频带和采集输出效率。 展开更多

关键词 三稳态压电振动能量采集器 非线性磁力 分布参数机电耦合动力学 实验验证

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压电阵列径向分布的二维振动能量采集器 被引量：3

12

作者 刘星 王佩红 +1 位作者 张小舟 赵海波 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2181-2189,共9页

为了有效采集多个方向的振动能量,本文提出了一种圆柱形的压电阵列径向分布的二维(2D)振动能量采集器。通过将柔性弧形压电阵列径向分布在圆柱体上,该采集器可以收集到二维(2D)平面内任意方向的振动能量。同时,引入了角度带宽来描述采... 为了有效采集多个方向的振动能量,本文提出了一种圆柱形的压电阵列径向分布的二维(2D)振动能量采集器。通过将柔性弧形压电阵列径向分布在圆柱体上,该采集器可以收集到二维(2D)平面内任意方向的振动能量。同时,引入了角度带宽来描述采集器获取二维振动能量的能力。实验结果表明:这种新型结构采集器的角度带宽接近180°;而且,通过把对称位置的聚偏二氟乙烯(PVDF)压电元件进行反向串联,采集器的最大输出电压可以达到11.6V;当把对称位置的聚偏二氟乙烯(PVDF)压电元件反向并联时,最大输出功率达到13.5μW。与传统的悬臂式压电振动能量采集器相比,该二维(2D)采集器具有更好的多方向振动能量采集性能。 展开更多

关键词 压电振动能量采集器 二维振动 径向分布的压电阵列 角度带宽

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基于压电振动能量采集器的信息感知与模式识别系统 被引量：1

13

作者 颜佟佟 鲁征浩 徐大诚 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第7期37-39,43,共4页

压电振动能量采集器不仅能高效收集环境振动能量,同时也可感知振动信息,通过进一步信息处理也可识别出振动的模式。在充分研究振动能量采集器输出特征的基础上,构建了一种振动信息感知以及振动模式识别系统。根据能量采集器输出的信号特... 压电振动能量采集器不仅能高效收集环境振动能量,同时也可感知振动信息,通过进一步信息处理也可识别出振动的模式。在充分研究振动能量采集器输出特征的基础上,构建了一种振动信息感知以及振动模式识别系统。根据能量采集器输出的信号特征,采用卷积神经网络(CNN)算法给出了振动模式识别方法,并通过现场可编程门阵列(FPGA)的算法运行实现了振动模式的实时快速识别。实验结果表明:采用卷积神经网络算法的模式识别准确率可达96.7%,基于FPGA的识别系统能在能量采集器触发后的0.6 s内完成振动模式的快速识别。 展开更多

关键词 压电振动能量采集器 信息感知 卷积神经网络 模式识别

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非线性压电振动能量采集器与非线性接口转换电路的耦合动力学特性研究 被引量：3

14

作者 朱强国 王光庆 +2 位作者 刘周龙 郑友成 周铄 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期178-192,共15页

压电振动能量采集器是实现低功耗电子产品无线自供电的核心部件,其与非线性接口转换电路的耦合机理是提升无线自供电系统输出性能的关键理论。以非线性三稳态压电振动能量采集器及其4种非线性接口转换电路为对象,建立动力学模型,利用谐... 压电振动能量采集器是实现低功耗电子产品无线自供电的核心部件,其与非线性接口转换电路的耦合机理是提升无线自供电系统输出性能的关键理论。以非线性三稳态压电振动能量采集器及其4种非线性接口转换电路为对象,建立动力学模型,利用谐波平衡方法求解不同接口电路下系统耦合动态响应的稳态解;仿真分析了系统参数对接口电路输出特性的影响。研究结果表明,当机电耦合系数较小时,串联同步电感开并接口电路(S-SSHI)适合于频率小于7 Hz、负载电阻小于7.4×10^(6)Ω的场合,而并联同步电感开关接口电路(P-SSHI)则相反;当机电耦合系数较大时,直流电(DC)电路具有优势,功率达到4.5×10^(-3)mW;交流电(AC)电路和DC电路具有较宽的机电耦合系数范围,而P-SSHI电路和S-SSHI电路却较窄但输出功率高,最大输出功率可达到19.0×10^(-3)和14.3×10^(-3)mW。实验验证了仿真结果的正确性。 展开更多

关键词 无线自供电 压电振动能量采集器 谐波平衡法 非线性电路 耦合动力学特性

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基于压电振动能量采集器的无线监测传感节点 被引量：3

15

作者 杨俊杰 徐大诚 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第5期791-795,800,共6页

环境振动状况监测对设备的安全运营至关重要。通过压电振动能量采集器可实现对环境振动信息的感知,再经过智能信息处理方法无线监测设施的安全运营状态。将无线传感与深度学习相结合,在充分研究压电振动能量采集器输出信号特征的基础上... 环境振动状况监测对设备的安全运营至关重要。通过压电振动能量采集器可实现对环境振动信息的感知,再经过智能信息处理方法无线监测设施的安全运营状态。将无线传感与深度学习相结合,在充分研究压电振动能量采集器输出信号特征的基础上,提出了优化的卷积神经网络模型,用于识别环境异常振动模式,并设计实现了智能感知无线监测传感节点。系统工作时,节点可监测环境振动、温度信息并报警异常事件。测试结果表明,该传感节点在无线传输距离超过100 m的情况下,实现了环境振动事件的实时监测,报警时间小于5 s,环境振动模式识别准确率可达95.7%,监测环境温度状况并准确报警异常燃烧事件的时间小于3.7 s。该节点在野外目标监测等场合有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 压电振动能量采集器 事件驱动 智能感知 卷积神经网络 无线传感

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带异形孔的双稳态压电能量采集器研究 被引量：2

16

作者 周诗豪 宋芳 熊玉仲 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第2期283-287,共5页

针对传统线性压电悬臂梁能量采集器共振频率高、偏离共振频率时输出电压快速下降的问题,该文设计了一种悬臂梁基板上带异形孔的新型双稳态能量采集器。建立该能量采集器的理论模型,并制作了实验样机,研究了该能量采集器在外界不同正弦... 针对传统线性压电悬臂梁能量采集器共振频率高、偏离共振频率时输出电压快速下降的问题,该文设计了一种悬臂梁基板上带异形孔的新型双稳态能量采集器。建立该能量采集器的理论模型,并制作了实验样机,研究了该能量采集器在外界不同正弦激振频率下,磁间距对其输出电压和工作频带的影响。结果表明,随着磁极对间距减小,带异形孔结构的双稳态能量采集器的双稳态效应先增强再减弱,由此确定最佳磁极对间距为12 mm,谐振频率为18 Hz,最大输出均方根电压达到12.01 V,采集器有效工作频率为15.5~22.5 Hz,工作带宽达到7 Hz,带异形孔的双稳态能量采集器具有更宽的采集频带,在低频振动环境下具有更高的输出电压响应。 展开更多

关键词 非线性磁力 双稳态 共振频率 压电能量采集器 异形孔

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非线性压电式能量采集器 被引量：12

17

作者 崔岩 王飞 +2 位作者 董维杰 姚明磊 王立鼎 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2737-2743,共7页

由于非线性技术可使压电式能量采集获得较宽的振动频率和较高的输出电压,本文基于非线性振动研究了一种压电式能量采集器。基于Duffing模型测试得到了非线性压电能量采集器的振动方程,对其振动特性进行了仿真测试。在不同永磁体间距的... 由于非线性技术可使压电式能量采集获得较宽的振动频率和较高的输出电压,本文基于非线性振动研究了一种压电式能量采集器。基于Duffing模型测试得到了非线性压电能量采集器的振动方程,对其振动特性进行了仿真测试。在不同永磁体间距的条件下,测试了非线性压电式能量采集器的开路输出电压,结果表明,当激振台加速度为20m/s2时,该非线性压电式能量采集器的最大输出电压从线性系统输出时的131V提高到208V,最大输出功率为43.264mW,主共振频率变化范围达到18Hz。该Duffing模型的结构可以在小范围内改变非线性压电式能量采集器的共振频率,同时提高其输出电压。 展开更多

关键词 非线性振动 压电式能量采集器 共振频率 激振测试

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超声液体环境下压电式振动能量采集的研究 被引量：4

18

作者 郑慈航 唐刚 +3 位作者 刘景全 尹桂林 余震 何丹农 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第3期46-49,共4页

针对在液体环境下工作的器件不利于直接供能这一难题,制作了一种可在液体环境下工作的振动能量采集器,采用压电悬臂梁结构在液体环境中采集水中的超声能量,在32 kHz超声频率激励下,最高获得了5.04 V的输出电压。通过改变超声波与悬臂梁... 针对在液体环境下工作的器件不利于直接供能这一难题,制作了一种可在液体环境下工作的振动能量采集器,采用压电悬臂梁结构在液体环境中采集水中的超声能量,在32 kHz超声频率激励下,最高获得了5.04 V的输出电压。通过改变超声波与悬臂梁的相对方向及液体盐分质量分数,发现能量采集器在超声液体环境下工作的发电效率随盐分质量分数的增加而减小;在当悬臂梁与超声换能器平面的夹角为45°~60°时,能量采集器的发电效率最高。 展开更多

关键词 能量采集器 压电悬臂梁 超声波振动 液体环境

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基于局部双稳态结构的压电俘能器设计与研究

19

作者 宋秉骏 谷刘坤 +1 位作者 黄文轩 辛毅 《压电与声光》 北大核心 2025年第3期550-555,共6页

针对单稳态压电俘能器在低频、低振幅环境下工作频带窄、能量采集效率低的问题,以及传统双稳态压电俘能器结构复杂、需要附加外部组件的缺点,提出了一种新型局部双稳态结构的压电俘能器。该结构基于豆荚物理结构的启发,通过结合局部双... 针对单稳态压电俘能器在低频、低振幅环境下工作频带窄、能量采集效率低的问题,以及传统双稳态压电俘能器结构复杂、需要附加外部组件的缺点,提出了一种新型局部双稳态结构的压电俘能器。该结构基于豆荚物理结构的启发,通过结合局部双稳态设计与压电材料,显著增强了对低频振动能量的捕获能力,并拓宽了工作频带。实验结果显示,在风速为2.5 m/s时,所提俘能器的输出功率密度较单稳态结构提高了2 077.78%;即使在风速高达5.1 m/s的场景下,其输出功率密度依然比单稳态结构高出66.27%,验证了该局部双稳态结构在大部分应用环境下的优越性。同时,在与LTC3588电路结合的实验中,局部双稳态结构的压电能量采集器对微弱风速提升的响应更加敏感,输出信号也有明显改善。 展开更多

关键词 压电俘能器 局部双稳态结构 能量收集 风致振动 低频激励

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三稳态压电能量采集器的动态特性与实验 被引量：6

20

作者 赵泽翔 王光庆 +2 位作者 王学保 崔素娟 武海强 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期668-672,820,821,共7页

为了探究三稳态压电振动能量采集器的动力学特性,以磁-机-压电耦合型三稳态压电振动能量采集器(tristable piezoelectric vibration energy harvester,简称TPVEH)为研究对象,利用磁荷法、力平衡和基尔霍夫定律分别建立了采集器末端磁铁... 为了探究三稳态压电振动能量采集器的动力学特性,以磁-机-压电耦合型三稳态压电振动能量采集器(tristable piezoelectric vibration energy harvester,简称TPVEH)为研究对象,利用磁荷法、力平衡和基尔霍夫定律分别建立了采集器末端磁铁与外部磁铁之间的非线性磁力模型和系统集总参数动力学模型。仿真分析了磁铁间距、激励加速度幅值和频率等参数对采集器动力学特性和采集电压的影响。研制了三稳态压电振动能量采集器原理样机,搭建了实验测试平台,实验验证了仿真结果的正确性。研究结果表明,随着激励加速度幅值增大,能量采集器依次经历单稳态、双稳态和三稳态3种运动状态,且三稳态运动时的工作频带和输出性能(位移、速度和采集电压)比双稳态和单稳态时要高。 展开更多

关键词 三稳态压电采集器 振动能量 非线性动力学特性 集总参数模型

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