悬臂梁压电式能量收集器方向性效率的研究

作     者：陆颢瓒 朱宇宬 刘琪才 王德波 Lu Haozan;Zhu Yucheng;Liu Qicai;Wang Debo

作者机构：南京邮电大学电子与光学工程学院南京210023 南京大学近代声学教育部重点实验室南京210093 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2019年第40卷第3期

页      面：181-187页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家青年自然科学基金(61704086) 江苏省青年自然科学基金(BK20140890) 中国博士后科学基金(2017M621692) 江苏省博士后基金(1701131B) 南京邮电大学国自基金孵化(NY215139 NY217039) 南京大学近代声学教育部重点实验室开放课题(1704)项目资助 

主　　题：悬臂梁 压电效应 能量收集器 方向性 最佳接收 

摘      要：为了研究振动激励方向变化对悬臂梁压电能量收集器(VEH)的电能输出的影响,建立了单悬臂梁能量收集器在任意方向振动激励下的动力学模型以及压电效应的输出模型。振动激励方向根据悬臂梁平面建立的球面坐标系的两个角度参数φ和θ定义,通过理论和仿真分析,发现振动激励方向改变时能量收集器的吸收效率随φ的增加呈余弦变化,随θ的增加呈正弦变化,但φ对收集效率的影响远大于θ的影响。实验表明,θ=0°时,φ从0°增加到90°,吸收效率从理论最高效率的93.52%降低到2.88%,而φ=90°时,θ从0°增加到90°,吸收效率则从2.88%变化到3.88%,得到了悬臂梁能量收集器的输出和激励方向之间的关系,对悬臂梁压电振动能量收集器的设计和研究具有一定的参考价值。