预应力式压电能量采集器的模型和试验分析

• 作者: 王海 徐罡 杨春来 金标 郑衍畅 史宁
• 来源期刊: 振动与冲击
• 学科: 工学
• 关键词: 压电能量采集器(PEH) 振动能量采集 预应力梁 效率
• 年，卷（期）: 2022,（7）
• 页码范围: 88-96
• 页数: 9页
• 分类号: TK9
• 语种: 中文
• DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2022.07.012

摘要

为提高振动能量的采集效率,设计了一种基于预应力梁的压电能量采集器.基于欧拉-伯努利梁理论,建立了基础激励条件下含预应力压电陶瓷悬臂梁的动力学模型,并利用数值仿真的方法对其输出功率、电压等性能进行分析.最后搭建了试验平台对上述预应力能量采集器的样品进试验测试,对其输出电压、输出功率和自由端位移与预应力大小关系进行分析和研究.试验结果显示在相同条件下,5.9 N轴向预拉力作用下的压电能量采集器的开路电压比无预应力条件下提高了11.6 V.对相同容量的电容的充电试验结果表明,含5.9 N轴向预拉力的压电能量采集的平均充电电压比无预应力情况下提高了1.55 V.数值仿真和试验结果均显示含预应力的PEH的能量采集效率得到明显提高.