一种宽频的磁式压电振动能量采集器.pdf

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1、66传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第4期一种宽频的磁式压电振动能量采集器马华安，刘景全，唐刚，杨春生，李以贵(上海交通大学微纳科学技术研究院微米／纳米加工技术国家级重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室。上海200240)摘要：基于环境能量采集的压电振动能量采集器为无线传感器和微机电系统的长期供能提供了一种有效解决方案。目前研制的压电式振动能量采集器存在工作频率高，且频带窄的问题。给出了一种通过磁力的引入使其在低频下工作的、宽频的压电振动能量采集器，并搭建了测试系统

2、对器件进行分析测试。在压电悬臂梁上放置永磁铁取代传统的质量块，同时在悬臂梁的上下方也放置不同极性的永磁铁。对压电悬臂梁(长40mm、宽8mm、厚0．8mm)，在0．5g加速度作用下进行试验测试，峰峰电压10V以上的有效频带为80—100Hz，与传统无磁铁振动式压电能量采集器相比，有效地拓展了5Hz的工作频带。关键词：压电悬臂梁；振动；能量采集；宽频；永磁铁中图分类号：TP332．3文献标识码：A文章编号：1000--9787(2011)04-0066-03A●magnetJl■Cst』ruct·ure1n0rlDr0ad1lbandlDl■eZ

3、0eleCtJrl■CvibrationenergyharvesterMAHua—an，LIUJing—quan，TANGGang，YANGChun—sheng，LIYi—gui(Nafion~KeyLaboratoryofNano／MicroFabricationTechnology，KeyLaboratoryforThinFilmandMicrofabricationofMinistryofEducation，InstituteofMicoandNanoscienceandTechnology，ShanghmJiaotongUniversi

4、ty，Shanghm200240，China)Abstract：ThepiezoelectricvibrationenergyharvesterbasedOiltheenvironmentalenergycollectionprovidesasolutiontothelong—termpowersupplytowirelesssensorandmicro—electro—mechanicalsystem(MEMS)．Currentlydevelopedpiezoelectricvibrationenergyharvesterencounters

5、problemsofhighfrequencyandnarrowfrequencyband．Apiezoelectricvibrationenergyharvesterworkingatlowfrequenciesandthebroadbandfrequencyenvironmentispresented，andatestsystemisbuilttoanalyzethetestdevice．Thepermanentmagnetisplacedonthepiezoelectriccantilevertoreplacethetraditional

6、mass，andacoupleofpermanentmagnetsisalsoplacedontheupperandaboveofthepiezoelectriccantileverrespectively．Experimentiscarriedoutunderthe0．5gnaccelerationonthepiezoelectriccantilever(1ength40mm，width8mm，thickness0．8mm)．Theresultsshowthattheefectivefrequencybandis80～100Hzabovepe

7、akvoltageof10V，whichenlarges5Hzcompareswiththetraditionalnon—magneticpiezoelectricvibrationenergyharvester．Keywords：piezoelectriccantilever；vibration；energyharvesting；broadband；permanentmagnet0引言式能量采集器由于其结构简单、无需启动电源、便于MEMS传感器网络、嵌入式系统以及微机电系统(MEMS)等加工的优点而得到研究人员的广泛关注。技术近年来发展迅速]

8、。传感器网络中的电子元件的供目前，很多研究小组对悬臂梁式压电振动能量采集器能往往需要便于携带和自供能，能量采集器可以解决这些展开研究，韩国的Jeong