宽频压电俘能技术的研究综述.pdf

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1、第1期机械设计与制造2014年1月MachineryDesign&Manufacture261宽频压电俘能技术的研究综述范兆凯，刘军考，陈维山(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150080)摘要：随着微电子技术和无线电技术的飞速发展，无线传感技术在多个领域有了广泛的应用。由于传统供电方式存在的问题日益突出，靠吸收环境振动能量的压电俘能方式成为了A-4f~研究的热点。由于环境振动频率的不固定，如何在宽频带内实现有效俘能成为了压电俘能技术的研究关键。从固有频率调节和拓宽频带两个方面对近年来宽频压电俘能技术研究现状进行了介绍，分析了不同方式的俘能

2、效果和应用环境，对研究具有实用价值的压电俘能装置有借鉴作用。关键词：宽频；压电俘能；固有频率中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)Ol一0261—04AReviewofResearchinBroadbandPiezOeIeCtriCPowerGenerationTechnologyFANZhao—kai。LIUJun—kao，CHENWei-shan(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteofTechnology，HeilongjiangHarbin150080，

3、China)Abstract：Withtherapiddevelopmentofmicroelectronicstechnologyandwirelesstechnology，wirelesssel~orsarewidelyappliedinmanyareas．Astheproblemintraditionalwayofenergysupplyisnc∞，zgprominent，piezoelectricpowergeneration，awayofabsorbingambientenergy，哪become胁focusfortheresearchers．Butthe

4、vibrationfrequenCyoftheenvironmentalisnotfixedatonecertainpoint．SOitbecomesthekeypointtoefficientlycapturethe田nblentenergynawidefrequencyrange．Itreviewsthebroadbandpiezoelectricpowergenerationtechnologyofrecentyearsintwoways，oneistuningthefrequency，theotherishowtobroadenthefrequencyban

5、d．Theefficiencyandapplicationenvironmento1"ealsoevaluated，andplaysaguidingroleinresearchingonpiezoelectricpowergenerationfopracticaluse．KeyWords：Broadband；PiezoelectricPowerGeneration；NaturalFrequency1引言研究具有借鉴作用。随着微电子技术和无线电技术的飞速发展，无线传感器已2固有频率调节经在环境监测、汽车、建筑、军事等应用领域广泛应用。但是在能当俘能装置共振频率与外界激

6、励频率相近达到共振状态时量供给方式上仍以传统的化学电池供能为主要方式，而化学电俘能效果较好，所以一般先确定外界振动源振动频率，然后进行池存在的问题日益突出，如需要定期更换，体积大，回收困难且结构设计使共振频率与激励频率相匹配。但是环境频率一般不会污染环境等，因此寻找化学电池的替代品就显得尤为重要。靠保持在同一值，而是在一定范围内浮动，因此通过对结构进行适吸收环境振动能量的压电发电装置因其结构简单、不发热、无电当设计使其共振频率随着外界激励频率值的改变而改变就变得磁于扰、易于加工制作和实现结构上的微小化、集成化等优点而尤为重要。成为近几年来的研究重点【1-2]。一般的

7、压电俘能装置只能够在谐结构的共振频率可以通过改变系统的质量和刚度来改变，振频率附近很小的带宽内具有有效的俘能效果，而环境振动源大部分调节方式都是基于改变系统刚度的方法实现的。一般调节具有很大的随机性，很难满足实际应用需求．因而频带的拓展是固有频率值的方法有机械方法，电磁方法和电控方法。其得以应用的关键技术之一。对近几年宽频压电俘能的进展，分2。1机械方法别从固有频率调节，拓宽频带两个方面进行介绍，对各种宽频方文献F1研究了～种通过施加轴向预应力的方式改变刚度式的应用环境和前景进行分析，对于开展宽频带压电俘能技术的以改变共振频率的装置，其原理图，如图1所示。研究中