MEMS低频压电振动能量采集器

• 作者: 刘颖 李刚 李朋伟 桑胜波 王艳芬
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 低频振动 压电能量采集器 微机电系统 传动梁
• 年，卷（期）: 2014,（9）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 2476-2482
• 页数: 7页
• 分类号: TN384
• 字数: 1994字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20142209.2476

摘要

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200 Hz)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10.98 Hz和44.52 Hz两个超低频率的电压峰值(分别为3.18 V/g和1.33 V/g),使系统工作频率降得更低,50 Hz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.