微型压电振动发电机谐振频率调节技术研究

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1、第39卷第5期电子器件Vo1．39No．52016年10月ChineseJoumalofElectronDevices0ct．2016StudyonPiezoelectricVibrationGeneratorBasedonShutCapacitorFrequencyRegulationTechnologyYANZhen，HEQing，WANGDongping，Junfeng(1．Mechanic&ElectronicCollege，AgriculturalUniversityofHebei，BaodingHebe

2、i071001，China；2．SchoolofEnergyPowerandMechanicalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China；3．Departmentofmodernscience＆technology．AgriculturalUniversityofHebei，BaodingHebei071001，China)Abstract：PiezoelectricvibrationgeneratormadeinMEMSca

3、ninfiniteandcontinuetosupplyenergyforlowpowerelectricdevice．Foradaptingchangeofvibrationsourcefrequency，theoreticalmodelingandnumericalanalysisareadopted，andkeytechnologyofshuntcapacityregulatinginherentfrequencyisstudiedtoenhanceenergyeonver—sionefficiencyofv

4、ibrationgenerator．MechanicalmodelbetweenpiezoelectriccapacitanceandYoungmodulusofpiezoelectriclayerisestablishedtoanalyzeinfluenceruleofpiezoelectriccapacitancetoinherentfrequencyofpiezoelectricgenerator，andcapacitancefrequencyadjustmentallocationplanofunimorp

5、handbimorphbeamareputforward；influencingcharacteristicofthicknessratio，length，widthandmaterialparametertoopencircuit，closedcircuitstiffnessratioandinherentfrequencyratioisstudiedrespectively，andoptimalconfigurationofstruc-turalandmaterialparameterisconducted．K

6、eywords：wirelesssensornetwork；piezoelectricvibrationgenerator；shutcapacitor；inherentfrequencyEEACC：8340doi：10．39690．issn．1005-9490．2016．05．010微型压电振动发电机谐振频率调节技术的研究闫震，何青，王东平，刘俊峰‘(1．河北农业大学机电工程学院，河北保定071001；2．华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京102206；3．河北农业大学现代科技学院，河北保定071001)摘要

7、：具有高能量密度的微型压电振动发电机可以无限、持续地为无线传感器网络提供能量。为了适应环境振源频率的变化，提高压电振动发电机的能量转换效率，采用理论建模和数值分析的方法，研究了旁路电容调节振动发电机固有频率的关键技术。建立压电电容与压电层杨氏模量的力学模型，分析压电电容对压电发电机固有频率的影响规律，提出了单晶片和双晶片压电梁的电容频率调节配置方案；分别研究厚度比、长度和宽度对开路、闭路刚度比及固有频率比的影响特性，对结构参数进行了优化配置。关键词：无线传感器网络；压电式振动发电机；旁路电容；固有频率中图分类号：T

8、H122文献标识码：A文章编号：1005—9490(2016)05—1067—06应用微机电加工技术制造的悬臂梁压电式振动电发电机体积和制作难度，也提高了生产成本。针对发电机可以无限、持续地为各种低功耗电子器件提供上述问题，本文采用旁路电容调节压电梁的固有频能量，有效地解决了无线传感器网络在苛刻工作环境率，以适应振源环境的变化，通过分析压电粱的结构中能源供给