题名 非对称三稳态压电能量采集器的性能分析与实验验证
1
作者
时培明 张博飞
机构
燕山大学电气工程学院
出处
《燕山大学学报》
北大核心
2025年第1期34-43,共10页
基金
河北省自然科学基金资助项目(E20203147) 河北省自然科学基金-青年科学基金资助项目(E202203093) +1 种基金 秦皇岛市科学技术研究与发展计划资助项目(202101A345) 燕山大学基础创新科研培育项目(2021LGQN022)。
文摘
为解决对称三稳态压电能量采集器在低强度振动激励下无法进行阱间运动,进而无法产生较高电压信号的问题,设计了一种基于非对称三稳态振动模型的压电能量采集器结构。利用磁偶极子模型、力平衡和基尔霍夫定律建立了采集器的势能模型以及运动控制方程,仿真分析了简谐激励力幅值和噪声强度对采集器运动状态和发电性能的影响规律。得到结论:非对称三稳态压电能量采集器中磁铁的偏移导致了非对称势能阱的产生。非对称势能阱不仅可以拓宽三稳态压电能量采集器的有效工作频带,还可以降低采集器对环境振动强度的要求,使其在低激励幅值下进行阱间运动,改善发电性能。最后制作样机验证了理论仿真结果的正确性。
关键词
三稳态压电能量采集器 非对称势阱 集总参数模型 噪声激励
Keywords
tri-stable piezoelectric harvester asymmetric potential well lumped parameter model noise excitation
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 一种新型自供电同步电感开关能量采集功率提取电路
2
作者
江一帆 王光庆 周宇洋 侯露刚 李广博
机构
浙江工商大学信息与电子工程学院(萨塞克斯人工智能学院)
出处
《传感技术学报》
北大核心
2025年第5期794-801,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(52475611,51777192) 浙江省自然科学基金资助项目(LY24E070002)。
文摘
为了提高压电振动能量采集器的转换输出效率,提出了一种新型自供电的去整流桥同步电感开关(Self-Powered and Rectifier-Free Synchronized Switching and Discharging to a storage Capacitor through an Inductor,RF-SSDCI)功率提取接口电路。电路由电容与三极管组成的自供电开关模块和由电感电容串联组成的功率提取模块组成。由于省去了传统的二极管整流桥结构,电路更有利于小型化与集成化。另外,电感电容串联组成的功率提取模块保证电感为储能电容充能时无需开关控制,降低了开关导通时间对电路功率提取的影响,从而减少了功率损耗。利用电路分析理论详细阐述了电路的工作原理和提取输出功率,仿真和实验结果验证了RF-SSDCI电路的有效性。RF-SSDCI的最大提取功率达到63.6μW,比SEH(Standard Energy Harvesting)电路和SP-OSCE(Self-Powered Optimized Synchronous Charge Extraction Circuit)电路提高近109.2%和135.5%。
关键词
压电能量采集器 自供电同步电感开关电路 仿真和实验验证 效率提高 去整流桥
Keywords
piezoelectric energy harvester energy self-powered synchronized inductive switching interfaced circuit simulation and ex-periment validation efficiency improvement rectifier-free
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 基于P-SSHI的单电感多输入压电能俘获电路
3
作者
肖长建 夏银水
机构
宁波大学信息科学与工程学院
出处
《传感技术学报》
北大核心
2025年第2期332-339,共8页
基金
国家自然科学基金项目和区域创新联合基金重点支持项目(62131010,U22A2013) 浙江省自然科学基金项目(LR22F010001,LZ20F010006)。
文摘
提出了一种用于压电能量采集的自供电多输入并联开关电感(Multi-Input Parallel Synchronized Switching Harvesting on Inductor,MIP-SSHI)接口电路。所提出的MIP-SSHI电路具有自供电,并共享一个电感从多个压电换能器(Piezoelectric Transducer,PZT)中提取能量,可以处理多个PZT同时访问电感的冲突,避免使用额外的电感访问控制电路。仿真和实验表明,MIP-SSHI电路可以在任意相位情况下从多个PZT中提取能量。较之于单个PZT,所提出的MIP-SSHI电路的最大输出功率可以达到SEH电路的3.6倍。
关键词
能量采集 多输入 压电换能器 并联开关电感(P-SSHI)
Keywords
energy harvesting multi-input Piezoelectric Transducer(PZT) Parallel Synchronized Switching Harvesting on Inductor(P-SSHI)
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 磁耦合悬臂双梁振动能量采集器性能研究
4
作者
石慧荣 宋世龙 孙伟 左存胜
机构
兰州交通大学机电工程学院
出处
《兰州交通大学学报》
2025年第3期70-79,共10页
基金
甘肃省重点研发计划项目(20YF8GA040)资助项目。
文摘
传统的压电振动能量采集器只能在较窄的谐振频段收集振动能量,为了拓展压电振动能量采集器的高效能量采集频带,将磁耦合结构引入E型悬臂双梁压电振动能量采集器,利用能量法和分析力学方法建立了压电悬臂双梁振动能量采集器的非线性动力学模型,分析了加速度激励、磁铁质量、磁铁间距对压电悬臂双梁能量采集器动态特性和电能输出特性的影响规律。通过与非磁耦合线性系统的比较表明,磁耦合力能够使系统产生双稳态非线性振动,可有效拓展能量采集带宽并提高输出电压,在适当的磁铁间距下,采集器的频带宽度拓展了近4倍,使系统较线性结构具有更高的能量采集效率;同时适当的加速度激励能触发悬臂梁势阱间的跃迁运动,从而实现较大电压输出;并且在特定的外部激励下,降低端部质量比能使采集器在更宽的频带上采集能量。
关键词
压电 能量采集器 磁耦合 双稳态 非线性
Keywords
piezoelectricity energy harvesters magnetic coupling bistability nonlinear
分类号
TN384
[电子电信—物理电子学]
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 激励电压对压电阻抗法检测灵敏度的影响
被引量：8
5
作者
李继承 林莉 孟丽娟 李喜孟 雷明凯
机构
大连理工大学无损检测研究所大连 大连理工大学材料科学与工程学院大连
出处
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2013年第3期421-425,525-526,共5页
基金
国家重点基础研究发展计划(“九七三”计划)资助项目(2009CB724305)
文摘
研究了锆钛酸铅压电陶瓷(lead zirconate titanate piezoelectric ceramic,简称PZT)传感器的激励电压与压电阻抗法(electro-mechanical impedance,简称EMI)结构健康监测技术灵敏度之间的关系。借助WK 6500B精密阻抗分析仪及自行搭建的高激励电压电阻抗测试系统(high excitation voltage electrical impedance measurement sys-tem,简称HEVEIMS),在0.01～20V之间8种不同激励电压下,对尺寸为1250mm×100mm×3mm铝梁结构上距离PZT传感器1 000mm的直径为1.2,2.5和3.5mm的通孔损伤进行了检测。研究结果表明,激励电压与检测灵敏度之间的关系是非单调的。在1～10V范围内,提高激励电压能够显著增大EMI方法的检测灵敏度。高激励电压下PZT电阻抗信号中非线性成分增多是导致EMI方法检测灵敏度升高的主要原因。研究结果不但为EMI检测中激励电压的选取提供了参考,也为明确激励电压与检测灵敏度之间的相关关系提供了数据支持。
关键词
压电阻抗 压电传感器 结构健康监测 激励电压 检测灵敏度
Keywords
piezoelectric impedance,piezoelectric sensor,structural health monitoring,excitation voltage,testing sensitivity
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
TP206.1
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 宽频压电振动能量采集器的实验研究
被引量：10
6
作者
王光庆 岳玉秋 展永政 李萧均 高帅帅
机构
浙江工商大学信息与电子工程学院
出处
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2017年第2期261-265,共5页
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(LY15F10001) +2 种基金 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(QY11-23)
文摘
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。
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
Keywords
Bandwidth Degrees of freedom (mechanics) Energy harvesting Resistors Stiffness
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
TN752
[电子电信—电路与系统]
题名 一种压电能量收集与管理电路
被引量：11
7
作者
李政 唐祯安 余隽
机构
大连理工大学电子科学与技术
出处
《电子器件》
CAS
北大核心
2015年第1期122-125,共4页
基金
国家自然科学基金项目(61131004)
文摘
根据压电元件的特性提出一种压电能量收集与管理电路。它包括一个基于电感的并联同步开关收集电路(P-SSHI)、一个控制电路和一个DC-DC电路。该P-SSHI电路只需要两个开关,仿真的结果显示其收集的能量相比传统的AC-DC电路提高5倍以上;DC-DC电路工作在电流断续模式下(DCM),这有利于降低功耗,提高轻载效率,且仿真结果的输出电压为3.3 V,电压精度为0.02%。这种压电能量收集与管理电路能够为微功率设备提供稳压。
关键词
能量管理 能量收集 P-SSHI电路 DC-DC电路 仿真
Keywords
energy management energy harvesting P-SSHI circuit DC-DC circuit simulation
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 悬臂梁式压电振动能量收集系统输出功率的优化研究
被引量：5
8
作者
白凤仙 马桂帅 董维杰 孙建忠
机构
大连理工大学电子科学与技术学院 大连理工大学电气工程学院
出处
《电子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第5期883-889,共7页
基金
辽宁省博士启动基金(No.20051080) 大连市青年人才基金(No.2005j22jh028)
文摘
针对环境振动能量较小、振动源频带较宽导致压电能量收集系统输出功率较低的问题,探究了悬臂梁式结构能量收集系统采用并联或串联电感优化统输出功率的方法和特性,分析了不同并、串联电感值对输出功率的影响.鉴于压电悬臂梁的工作频率较低,匹配电感值较大,采用无损模拟电感进行了实验验证.理论分析与实验结果均表明,在不同的激振频率下对应不同的匹配电感值,在偏离谐振频率附近也可获得与谐振状态几乎相同的最大输出功率,从而拓宽了工作频率,提高了压电振动能量收集系统的能量收集水平.当激振频率分别是谐振频率的0.8和1.2倍时,并联或串联电感获得的最大输出功率分别是无电感纯电阻负载的26.4倍和18.2倍.
关键词
能量收集 悬臂梁 输出功率 电感
Keywords
energy harvesting piezoelectric cantilever output power inductor
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 PVDF水听器加速度响应特性的有限元分析
被引量：8
9
作者
肖孙圣 张金铎 栾桂冬
机构
北京大学电子学系
出处
《声学学报》
EI
CSCD
北大核心
1997年第4期338-344,共7页
基金
中船总(八五)预研项目
文摘
本文用有限元法分析了压电高聚物PVDF圆柱形水听器的材料参数与几何尺寸对其加速度响应的影响。针对理论分析，进行了水听器加速度响应实验，实验结果与理论分析基本相符。
关键词
压电高聚物 加速度响应 有限元 换能器 PVDF
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 多层压电陶瓷变压器振动模态分析与测量
被引量：5
10
作者
胡晓冰 褚祥诚 李龙土 桂治轮
机构
清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室
出处
《压电与声光》
CSCD
北大核心
2003年第3期245-248,共4页
基金
国家"八六三"资助项目(2002AA325100)
文摘
介绍了多层压电陶瓷变压器振动的原理,利用有限元分析研究了多层压电陶瓷变压器的振动模态,并利用激光多普勒干涉仪测量了多层压电陶瓷变压器在不同输入电压下两种谐振状态下沿长度方向的位移振幅。实验表明:谐振频率的测量值和有限元计算结果相符;谐振状态下压电陶瓷变压器长度方向的振幅与输入电压的关系是在输入电压较小时,基本上是线性变化的,并且逐渐趋于饱和,输入端振幅略大于输出端。
关键词
多层压电陶瓷变压器 有限元分析 谐振 激光多普勒干涉仪
Keywords
multilayer piezoelectric transformer(MPT) finite element analysis(FEA) resonance vibration laser doppler interferometer.
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 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
11
作者
展永政 王光庆
机构
浙江工商大学信息与电子工程学院
出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2014年第6期871-877,共7页
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) +2 种基金 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
文摘
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。
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
Keywords
vibration energy harvester piezoelectric materials broadband two-degrees-of-freedom force-electric coupling model
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
TN752
[电子电信—电路与系统]
题名 阵列式压电俘能拓宽频带的研究
被引量：3
12
作者
白凤仙 包华宇 董维杰 孙建忠
机构
大连理工大学电子科学与技术学院 大连理工大学电气工程学院
出处
《压电与声光》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期695-703,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(61340052)
文摘
压电俘能器只有在谐振频率附近较窄的频率范围才可获得最佳的功率输出。多个压电俘能器采用阵列连接可实现频率拓宽。该文定义了组成阵列的悬臂梁谐振频率之差Δf_r(即│f_1-f_2│)与单个梁带宽BW(即半功率点对应的带宽)之比,即Δf_r/BW,以其大小来探究阵列悬臂梁的频率差在什么范围内能拓宽阵列频带BWa。并对串、并联阵列进行了理论和实验研究,结果表明,悬臂梁的谐振频率差在一定范围内时,阵列连接既可提高输出功率也可拓宽频带。悬臂梁在该文设计的尺寸和材料内,单个梁的带宽为3.5 Hz时,对于3个梁的并联阵列,Δf_r/BW<0.657;而串联阵列,Δf_r/BW<2.571。
关键词
压电俘能 阵列 输出功率 谐振频率 频带 半功率点
Keywords
piezoelectric energy harvesters（PEHs） array output power resonant frequency frequency band-width half-power points
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 双迭片弯曲压电陶瓷换能器及振动模态分析测量
被引量：4
13
作者
胡晓冰 李龙土 任飞 桂治轮
机构
清华大学材料科学与工程系
出处
《功能材料》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2002年第6期661-663,共3页
文摘
介绍了双迭片弯曲压电陶瓷换能器的制作及边缘固定金属压电陶瓷双迭片弯曲振动 ,并利用有限元分析了换能器的谐振模式 ,采用激光多普勒干涉仪对换能器的谐振特性以及振动速度和位移分布进行了测量和分析。结果表明 :换能器空载性能良好 ;通过有限元分析与先进测量手段的结合 ,能够对换能器器件的制作与分析进行指导。
关键词
双迭片弯曲压电陶瓷换能器 振动 模态分析 有限元分析 谐振
Keywords
piezoelectric ceramics bimorph transducer finite element analysis laser doppler interferometer
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 纳米定位控制中消除PZT滞后及蠕变的方法
被引量：8
14
作者
吴一辉 王立鼎
机构
中科院长春光学精密机械研究所
出处
《压电与声光》
CAS
CSCD
北大核心
1996年第3期207-211,共5页
基金
国家攀登计划资助
文摘
总结了近年来用ＰＺＴ致动器进行纳米线性定位控制的方法，对其特点和局限性进行了分析，并提出了一种可望在较大行程范围内获得亚纳米定位分辨率的方法。
关键词
PZT致动器 纳米定位 滞后 蠕变 压电换能器
Keywords
PZT actuator nano-positioning hysteresis creep
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 扭转压电复合材料及其应用
被引量：5
15
作者
党长久 杨玉瑞 李明轩
机构
中国科学院声学研究所
出处
《应用声学》
CSCD
北大核心
1997年第2期7-13,共7页
基金
国家自然科学基金
文摘
本文描述了轴向-切向连通的圆柱2－2型压电复合材料．用PZT／环氧树脂制作的普通2－2型压电复合材料可以拼接成一种具有扭转振动的压电复合材料．这种压电复合材料可以作为圆柱2－2型压电复合材料的近似．本文还给出两组这种拼接型压电材料晶片的参数，用这种压电材料制作了产生扭转振动的换能器，测试了换能器的波形、频谱特性和偏振特性，指出了使用适当的高通滤波器可以抑制横波中的径向模，分析了接收波列中纵波抑制较强的原因．
关键词
压电复合材料 超声换能器 横波换能器 换能器
Keywords
Piezocomposites, Ultrasonic transducers, Transverse wave transducers,Torsional shear modes
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 压电陶瓷传感器稳定性的仿真分析
被引量：6
16
作者
门秀花 李舜酩
机构
南京航空航天大学能源与动力学院
出处
《传感器与微系统》
CSCD
北大核心
2007年第10期41-44,47,共5页
基金
国家自然科学基金资助项目(50675099) 航空基金资助项目(04I52066)
文摘
针对传感器测量高温体振动信号的稳定性问题,提出了将温度与结构特性相结合的仿真方法,讨论了温度场对压电陶瓷传感器稳定性产生的影响。根据压电陶瓷的正逆压电效应,采用ANSYS软件进行有限元仿真,得出了传感器稳定工作的频率范围和固有频率随温度变化的规律,并获得了固有频率和机电能量转换特性相对稳定的温度范围,由此为理论和试验分析提供了依据。分析实例体现了所采用的数值仿真方法在压电陶瓷传感器稳定性分析中的有效性和实用性。
关键词
压电陶瓷传感器 温度场 有限元仿真 频率
Keywords
piezoelectric ceramic sensor temperature field finite element simulation frequency
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 冲击测试中电荷变换电路的零漂分析与优化设计
被引量：4
17
作者
任勇峰 黄巧峰 贾兴中 谢玲芳
机构
中北大学电子测试技术国家重点实验室
出处
《电子技术应用》
2019年第12期83-86,共4页
文摘
压电加速度传感器在进行高g值冲击测量时经常出现零漂现象,严重影响了测试结果的精度和可靠性。为解决这一问题,首先建立压电传感器冲击测量时的数学响应模型,分析了测量电路中RC时间常数对零漂的影响。同时针对传输电缆耦合的共模噪声,设计了一种三运放差动电荷放大电路。测试证明,该电路在抑制共模噪声干扰的同时可进行±20 pC的小电荷的检测放大。最后通过恩德福克冲击台进行改进前后的对比冲击测试,验证改进后的设计对冲击测量中零漂抑制切实有效,为工程使用提供一定的参考价值。
关键词
压电加速度传感器 零漂 RC时间常数 共模噪声 差动电荷放大电路 对比冲击测试
Keywords
piezoelectric acceleration sensor zero-drift RC time constant common mode noise differential charge amplifier circuit contrast impact test
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
TP274
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 压电风扇嵌入式冷却系统流场及换热特性研究
被引量：1
18
作者
周尧 田沣 张丰华 董进喜 郭鹏
机构
西安航空计算技术研究所
出处
《压电与声光》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第2期309-312,共4页
基金
航空科学基金资助项目(2016ZC31003)
文摘
提出一种压电风扇嵌入式冷却系统,并对其进行了数值模拟和试验研究,分析了压电风扇诱导非定常流场流动特性及强化换热性能,研究了外部供风风速、翅间距对流场和换热性能的影响。研究表明,由于压电风扇的挤压、扰动及涡旋的作用,翅片壁面原本稳定的热边界层被破坏,流体的混合和热交换作用增强,温度梯度减小,因而翅片与空气间的热阻降低。结果表明,翅间距为18mm时,该文中压电风扇散热效果最佳。
关键词
压电风扇 数值模拟 流动特性 强化换热 热边界层
Keywords
piezoelectric fan numerical simulation flow characteristic enhanced heat transfer thermal boundary layer
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 开关功率放大器中的压电变压器特性研究
被引量：2
19
作者
黄雪峰 徐志伟 沈星
机构
南京航空航天大学智能材料与结构重点实验室
出处
《压电与声光》
CSCD
北大核心
2007年第5期540-543,共4页
基金
南京航空航天大学科研创新基金资助项目 武器装备预研基金资助项目(12010505HK0208)
文摘
压电陶瓷变压器(PT)具有效率高,体积小,质量轻,升压比高,无电磁干扰,不易燃,安全稳定及不怕短路等优点,适用于压电材料驱动器控制和驱动装置的小型化和集成化。但PT本身的特性与传统的线圈式变压器有很大不同,在使用时要特别注意。以ROSEN型KHMPT3006A45为例,通过实验获得其等效电路模型参数,建立电子线路仿真软件(PSPICE)模型进行仿真,并分析了PT的频率特性和负载特性。最后针对电路设计中使用PT可能出现的一些问题作了分析,并得出了一些有益的结论。
关键词
压电变压器 PSPICE仿真 电路设计
Keywords
piezoelectric transformer PSPICE simulation circuit design
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
题名 钝体表面附着物对低速水流压电俘能器性能影响研究
被引量：2
20
作者
孙维鹏 刘宸涵 郁小彬 胡珅 钟可欣 赵道利
机构
西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室 华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期1463-1472,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(52179089,52209115)。
文摘
低速水流能可作为可再生能源的重要补充,适用于低速水流能开发的压电俘能器已在流场中表现出了优异的性能.而在钝体的表面增加附着物可影响压电俘能器的能量转换.通过改变附着物的形状、凸起高度和凹陷深度探究其对驰振式压电俘能器输出特性的影响.利用拓展的哈密顿原理建立俘能器的机械控制方程,引入高斯定理建立电场-位移控制方程,并基于准稳态假设计算驰振的水动力及力矩,进而得到压电俘能器机电耦合分段参数模型.用伽辽金法离散悬臂梁的位移,并在此基础上解耦控制方程,从而得到输出功率及悬臂梁位移近似解.通过水槽实验获得压电俘能器输出功率的实验值,并验证了数学模型的准确性.结果表明:0.51 m/s流速下,-2 mm椭球型凸起的压电俘能器RMS功率为1.411 mW,与无附着物的椭圆柱相比增幅为69.88%;当钝体包裹6 mm凸起的圆柱型附着物时,悬臂梁末端的振幅为3.07 mm,相比于无附着物的情况降低了84.83%.三维数值模拟的结果表明凸起、凹陷为2 mm附着物的应用会使在钝体上形成的压差升高,进而加剧流致振动,且会影响从钝体两侧脱落涡的大小及强度.
关键词
低速水流能 附着物 压电俘能器 分段参数模型 驰振
Keywords
low velocity water flow energy attachment piezoelectric energy harvester piecewise distributed parameter model galloping
分类号
TN712.5
[电子电信—电路与系统]
