壓電懸臂梁發(fā)電性能與試驗(yàn)研究

該文利用ANSYS對壓電懸臂梁進(jìn)行有限元分析，得出基體材料，幾何尺寸對壓電懸臂梁發(fā)電能力的影響，并且根據(jù)分析結(jié)果對壓電俘能器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后對設(shè)計(jì)出來的俘能器進(jìn)行振動能量俘獲試驗(yàn)，得出了俘能器在共振條件下產(chǎn)生的電壓和功率。

壓電俘能器；壓電材料；能量捕獲

傳統(tǒng)的化學(xué)電池供電一直以來很受到人們的青睞，是因?yàn)樗旧泶嬖谠S多優(yōu)點(diǎn)，例如供能方便，簡單質(zhì)能比大，制造成本低等，但是它本身也存在許多無法彌補(bǔ)的缺陷：電池的壽命有限，需要定期更換；蓄電池對環(huán)境的污染很嚴(yán)重。隨著網(wǎng)絡(luò)分布的日益廣泛，微器件數(shù)目越來越龐大，并且由于有些微器件的工作位置難以再觸及（比如體內(nèi)，戰(zhàn)場，動物群體等），電池更換變得極為不便甚至于不可能，除此之外，在許多不能提供能源或者易燃易爆等危險(xiǎn)場合，電池更換問題難以解決[1]。因此，如何向微電子產(chǎn)品無線供能已經(jīng)成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。考慮到微電子產(chǎn)品的耗能小，可直接從工作環(huán)境中提取能量。環(huán)境中潛在可用的能源有：：太陽能、溫差、振動和噪聲等。太陽能和溫差供能技術(shù)由于受到自然條件的限制而難以廣泛使用，但工作環(huán)境中的噪聲或振動能卻幾乎無處不在且具有較高的能量密度[2]，所以解決微電子產(chǎn)品供能問題的一個有效的方法就是研究一種俘能器能直接從微電子器件工作環(huán)境中俘獲振動能量并為其供能，其中有電磁感應(yīng)、靜電和壓電效應(yīng)[2等技術(shù)實(shí)現(xiàn)這功能。……