自调谐宽带旋转压电能量收集器关键参数分析

作     者：芮小博 李一博 曾周末 Rui Xiaobo;Li Yibo;Zeng Zhoumo

作者机构：天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室 

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

年 卷 期：2019年第40卷第7期

页      面：73-80页

核心收录：

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFF0212201) 国家自然科学基金项目(61973227) 天津市自然科学基金项目(17JCYBJC19300) 天津市重点研发计划项目(19YFSLQY00080)资助 

主　　题：能量收集 压电 旋转 宽频带 

摘      要：在旋转压电能量收集器结构中,通过对离心力的设计可使共振频率被动式跟随旋转频率的变化而自调谐,以达到宽频带的目的。然而该收集器的性能对参数的设计非常敏感,对该收集器的关键参数进行了分析优化。利用欧拉-拉格朗日定理建立机电耦合方程,提出了调谐因子D的概念,将多个参数的设计集中到调谐因子中,大大提高了收集器的设计效率。通过数值仿真及实验对调谐因子的设计作用进行了研究,结果表明:在D1时,随着D的增大,带宽提高而峰值降低,在D≥1时,性能显著下降。在D=0. 9时,与无离心力收集器相比,峰值降低了31. 6%,6 d B带宽从0. 6 Hz提高到7 Hz,提高了11. 7倍。