微型之字形压电式能量收集器输出电压的建模和仿真?

• 作者: 征琦 施朝霞 李如春
• 来源期刊: 传感技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 微型能量收集器 之字形压电梁 输出电压 解析建模 仿真分析
• 年，卷（期）: 2015,（5）
• 所属期刊栏目: 传感器研究
• 页码范围: 629-634
• 页数: 6页
• 分类号: TM919
• 字数: 4004字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-1699.2015.05.004

摘要

为了有效解决无线传感器网络节点的供电难题,提出之字形结构的微型压电式能量收集器。相比于传统的直悬臂梁,此结构等效加大了压电梁的长度,降低了系统的固有振动频率。建立了之字形压电梁的本构方程和受迫振动方程,推导得到其输出电压的频域表达式。基于之字形压电梁的结构,利用ANSYS软件对其进行了谐响应分析。仿真结果表明,压电梁的输出电压在各阶固有振动频率处存在极值,符合理论分析的结果；输出电压大小随压电梁长度增加而降低,随压电梁宽度增加而升高,但均为非线性关系；压电梁末端质量块的长度和厚度、基体层厚度减小时,会导致输出电压的增大。在论文中所提出的结构尺寸下,10根直梁构成的之字形结构压电梁,在其一阶固有振动频率处,输出电压可达10 V以上,符合无线传感器网络节点的实际供电需求,证明了之字形压电梁结构的有效性。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李如春	浙江工业大学信息工程学院	40	143	7.0	10.0
2	征琦	浙江工业大学信息工程学院	2	12	2.0	2.0
3	施朝霞	浙江工业大学信息工程学院	19	25	3.0	4.0