堆栈式压电换能器在路面振动环境中的输出效能研究.pdf

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1、第33卷第8期2016年8月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentV01．33No．8Aug．2016doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2016．08．007堆栈式压电换能器在路面振动环境中的输出效能研究黄斌1’2，魏亚2，路凯冀1，汪林兵3(1．交通运输部公路科学研究院，北京100088；2．清华大学土木水利学院，北京100084；3．北京科技大学国家材料服役安全科学中心，北京100083)摘要：为探究堆栈式压电换能器在路面振动环境中的输出效能及影响因素，采用试验机模拟接近路面环境下的

2、振动加栽测试，测试了堆栈式压电换能器在不同内部连接方式、不同载荷及加载频率下的输出情况，并进一步测试了柔性封装的并联堆栈式换能器的输出损失情况。结果表明，相同外部载荷下，并联连接的换能器输出电能较串联连接的高；在测试的范围内，外部作用栽荷越大、频率越高，换能器输出的电能越大；采用有机硅橡胶作柔性封装的换能器，电能输出损失不大；在路面结构中可通过增加换能器顶部栽荷作用面积以增大换能器内部应力的方法，提高换能器的电能输出。关键词：道路工程；堆栈式压电换能器；试验研究；能量收集；路面振动中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：1002—0268(2016)08—0037-07StudyonOut

3、putEfficiencyofPiezoelectricStacksTransducerinRoadVibrationEnvironmentHUANGBinl”，WEIYa2，LUKai-jil，WANGLin—bin93(1．ResearchInstituteofHighway，MinistryofTransport，Beijing100088，China；2．SchoolofCivilEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；3．NationalCenterforMaterialsServiceSafety，Universityo

4、fScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)Abstract：Inordertoexploreboththeefficiencyofoutputefficiencyofpiezoelectricstackstransduceranditsinfluencingfactorsinroadvibrationenvironment，thevibrationloadingtestisconductedbytestertosimulatetheenvironmentclosetoroadpavement．Theoutputenergyforthepi

5、ezoelectricstackstransducerwithdifferentinnerconnections，differentloadconditionsanddifferentloadingfrequenciesaloetestedbytestingmachine．Furthermore，theoutputenergylossofthestackstransducerinparallelwithflexiblepackageistested．Theresultshowsthat(1)theoutputofpiezoelectricstackstransducerinparallelis

6、greaterthanthatofinseriesunderthesameloadingcondition；(2)thelargerloadandhigherfrequencyproducemoreenergywithinthetestrange；(3)thetransducerwithflexiblepackageusingorganicsiliconrubberhaslittlelossoftheenergyharvesting．Theoutputenergycarlbeincreasedbyenlargingthetoploadactionareatoincreasethestresso

7、fthepiezoelectricstackstransducer．Keywords：roadengineering；piezoelectricstackstransducer；experimentalresearch；energyharvesting；roadvibration收稿日期：2015—10一05基金项目：国家高技术研究发展计划(八六三计划)项目(2014AAll0402)；交通运输部