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相似文献
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1.
王晓辉  王强  袁明 《压电与声光》2018,40(3):412-416
为了对环境中声能进行高效回收,提出了一种基于赫姆霍兹(Helmholtz)共鸣器和圆形压电振子组成的声能回收器。入射声波经Helmholtz共鸣器进行放大,被放大的声波作用于圆形压电振子使其产生振动,通过压电片的压电效应将声能转换为电能。建立了圆形压电振子构成压电换能器的等效集中参数理论模型,分析了声能回收器的声能转换原理,研究了压电片半径与基底半径比对声能回收器的影响。仿真结果表明,压电片半径与金属薄片半径(声腔内径)比为0.8时,发电效果最好,在入射声压为1 Pa(94 dB),声波频率为1 188 Hz,负载电阻为3.7 kΩ时,最大输出功率为12 μW。  相似文献   

2.
为得到压电振子精确的等效电路,将等效电路参数设为复数,即每一电路元件参数包含实部和虚部两部分,其中实部部分意义与传统参数意义相同,而虚部部分表示相应的机械、介电及压电损耗。为得到等效电路参数,给出了等效电路参数与压电材料参数之间相互关系。通过仿真和实验两种方法对复数模型与传统模型进行了性能比较,验证了复数等效电路模型的有效性和精确性。  相似文献   

3.
分析了压电材料中的损耗现象,并用复数表示有损压电振子的各种参数。文章从压电振子的阻抗(或导纳)方程出发,详细分析了纵效应振动及横效应振动模式振子的谐振(或反谐振)频率、频率偏移量与损耗大小、机电耦合系数大小的关系。  相似文献   

4.
<正> 一、压电陶瓷的极化条件所有的压电陶瓷都必须经过施加直流电场进行极化,使其内部的电畴沿电场方向取向排列,才能具有压电效应。  相似文献   

5.
单振子多自由度压电马达研究   总被引:2,自引:2,他引:0  
提出用单一振子产生多自由度运动的压电马达的设想,分析了产生多自由度运动的原理,设计、研制了矩形板式、圆环式多自由度压电马达的结构,并进行了实验研究。实验结果证明能够实现预想的多自由度运动。  相似文献   

6.
该文研制了一种圆盘状压电滤波器,对该滤波器的物理模型进行了理论分析和ANSYS有限元仿真分析,并通过实验确定了其输入、输出频率之间的关系。在自主设计的实验平台上进行测试,测试结果表明,该圆盘压电滤波器可根据不同频率需求滤出不同频率的信号,并无其他谐波的产生,显示了制作的圆盘压电滤波器具有良好的滤波特性。  相似文献   

7.
压电陶瓷圆片振子的多模耦合振动   总被引:5,自引:1,他引:4  
林书玉  张福成 《电子学报》1994,22(12):64-70
本文利用解析方法研究了压电陶瓷圆片振子的复合模式耦合振动,分析了振子的平面径向振动与厚度振动模式之间的相互关系,从理论上导出了决定振子复合模式振动的频率方程。本文的结果与现有理论计算方法的结果基本一致。实验表明,与一维传统理论的结果相比,本文结果与实测值更加接近。  相似文献   

8.
该文研制了一种圆盘状压电变压器,并对该变压器相应的物理模型进行理论分析和ANSYS有限元仿真。通过实验确定其最佳升压比,且在自主设计的实验平台上进行测试。测试结果表明,该压电变压器在不同频率处的电压放大倍数不同,在117 kHz频率处电压放大倍数达到最大值(为134.6倍),显示了制作的圆盘状压电变压器具有较高的电压放大倍数。  相似文献   

9.
圆环凸起型压电振子的振动分析   总被引:2,自引:1,他引:1  
吴博达  刘景全 《压电与声光》1997,19(6):389-393,462
利用有限元法解析并模拟了具有凸起圆环型压电振子的振动状态,给出了结构参数对振型及共振频率的影响关系,提出了有效振型的概念,测试了实际振型并制作了马达样机。  相似文献   

10.
针对目前单一化的压电式或电磁式机械振动能量采集装置最大输出功率较低的问题,设计了一种新型的压电电磁复合式能量采集器。通过对复合式能量采集器建立数学模型,推导出了电压、电流及输出功率的表达式。然后对复合式能量采集器的输出功率特性进行数值仿真,并设置压电片内阻值及其他参数条件,对比分析复合式能量采集器模型与单一的压电式或电磁式能量采集器模型,理论上输出功率提高了38.2%和4.74%。最后通过对采用悬臂梁结构的振动能量采集器的具体实验数据进行分析,论证了压电电磁复合式能量采集器输出功率的高效性。  相似文献   

11.
张宇轩  薛至诚  王德波 《微电子学》2022,52(6):1065-1070
提出了一种新型组合螺旋压电能量收集器。该收集器的底部是直角螺旋结构,顶部是圆弧螺旋结构,圆弧螺旋结构固定在直角螺旋结构的质量块上。通过旋转圆弧螺旋结构90°,可以得到四种结构,角度分别为0°,90°,180°,270°。直角螺旋结构的设计可以降低谐振频率,而圆弧螺旋结构的设计不仅可以降低谐振频率,还可以使整体结构进行多方向能量收集,从而提高输出。文章所提到的单个悬臂梁结构的厚度为1 mm,宽度为6 mm。通过计算及仿真可得,当两种结构的组合角度为180°时,可以得到最大输出电压为13 V,最大输出功率为1.3 mW。  相似文献   

12.
传统悬臂梁压电俘能器通常采用矩形梁结构,其压电片宽度为定值,对于压电片的利用效率有限。该文设计了一种梯形梁结构,将悬臂梁及其上附着的压电层设计为梯形,压电片宽度沿梁长方向逐渐变窄,并针对梯形梁结构的压电俘能器进行理论研究、仿真计算与实验分析,同时与传统矩形梁俘能器进行了对比。结果表明,同样的谐振状态下,梯形压电片中应力分布比矩形压电片中更均匀,且梯形梁压电俘能器具有更高的电压输出。  相似文献   

13.
针对汽车行驶过程中车载传感器需要持续稳定的供能需求,设计一种以谐振腔结构为主体,扰流圆柱与亥姆霍兹谐振腔为辅助的压电俘能器。为研究俘能器的发电性能,设计其最佳结构,建立流固电耦合仿真模型。仿真时,根据实际风压分布,将风压载荷分区加载到压电发电模块。仿真分析结果表明,基板与压电陶瓷的厚度比对压电悬臂梁的输出电压和固有频率有影响,最佳厚度比为1.25;基板与主腔体间间隙、扰流圆柱直径、亥姆霍兹谐振腔皆存在最佳尺寸参数使压电俘能器发电性能达到最佳;负载电阻在400~600 kΩ内时,可获得最佳的输出功率;风速为15 m/s时,最大输出功率为37.3 mW。  相似文献   

14.
提出了一种螺旋悬臂梁结构的可植入式压电能量收集器,这种结构的能量收集器可为植入式医疗器件供电。螺旋结构的设计一方面可以使悬臂梁从多个方向的振动中吸收能量,另一方面还可以降低谐振频率。提出的悬臂梁整体结构厚度为40 μm,宽度为1 mm,整体外部大小为 9 mm×9 mm。该结构中,悬臂梁的末端附上质量块,进一步降低悬臂梁的谐振频率。该收集器的谐振频率为66 Hz,当施加的激励为1g加速度时,输出开路电压为2.2 V,输出功率为4.8 μW。  相似文献   

15.
提出了一种2π弧度的直角螺旋悬臂梁结构的压电能量收集器。该设计一方面可以降低谐振频率,另一方面可以提高单位体积的能量收集效率。悬臂梁整体结构厚度为2 mm,宽度为6 mm,整体尺寸大小为22 mm×26 mm。当施加的激励为0.1g加速度时,仿真输出电压为1.95 V,测量输出电压为1.8 V,相对电压误差为7.7%;仿真谐振频率为269 Hz,测量谐振频率为265 Hz,相对频率误差为1.5%;理论输出功率为7.04μW,测试输出功率最大为5.79μW,相对功率误差为17.8%。该压电能量收集器适用于便携式微电子系统。  相似文献   

16.
直管谐振式低频压电声能量回收系统   总被引:1,自引:0,他引:1  
顾聪  陈远晟  王浩  陈威 《电子学报》2000,48(10):2071-2076
为了高效回收环境中的声能,基于阵列式压电换能器、直管谐振腔以及能量回收电路提出了一种声能量回收系统.当声波进入直管谐振腔,管中产生谐振驻波作用于压电换能器,将声能转换为电能.本文设计了能量回收电路并且进行理论、仿真分析实验研究了压电振子数量、声波频率、声压级对输出电压的影响,分析了负载电阻对输出电压及功率的影响.实验结果表明,该装置可回收不同频率的声能量,在声波频率为96Hz时发电效果最优.当入射声压级为110dB时,不使用能量回收电路,输出交流电压有效值最高达12.9V,输出交流功率最高达到799μW;使用设计的能量回收电路,最高输出直流电压为64.2V,最高输出直流功率为473μW.该声能量回收系统不仅可以作为声能量采集器,还能对无线传感节点等独立工作的微型电子系统供能.  相似文献   

17.
为了实现对轮船发动机故障监测系统的可持续供电,针对轮船发动机振动特性以及故障监测系统应用需求,设计了一种基于d31工作模式的微机电系统(MEMS)压电振动能量收集器。该能量收集器采用了共质量块压电悬臂梁阵列结构,与传统单梁结构相比,其降低了MEMS压电振动能量收集器的机械阻尼。通过ANSYS软件对结构进行了优化设计,得到压电悬臂梁的优化尺寸为2.72mm×3.55mm×0.125mm,硅质量块的优化尺寸为14mm×8.45 mm×0.575 mm。设计了器件的加工工艺流程,并完成了芯片的制作。在加速度2g(g=9.8m/s2),谐振频率606Hz,最优化负载45kΩ下,输出电压为4.32V,输出功率为414.7μW,能够满足故障检测系统的可持续供电需求。  相似文献   

18.
为满足振动频率在一定范围内变动,且在空间有限的环境下无线传感器系统的自供能需求,设计了一种具有3个自由度的回折梁振动压电能量采集器。基于系统结构和工作原理,进行了理论分析及建立了回折梁结构有限元模型,并对该模型进行了有限元分析和模态仿真。制作回折梁压电能量采集器的原理样机,搭建试验平台,在振动台上进行试验。试验结果表明,理论分析、有限元模拟结果与实验结果吻合,在3.5~8.5 Hz低频振动下能产生大于5 V的电压,最高输出电压约为17.5 V,是传统单梁结构的1.4倍,且具有3个输出电压峰,工作带宽为传统单梁结构的4.5倍,实现了宽频效果。所提出的回折梁结构压电能量采集器在低频、振动频率变化的环境中有效且自适应。  相似文献   

19.
该文提出了一种在压电梁与末端质量块之间加装一个弹簧的二自由度压电俘能器。利用扩展哈密顿原理建立了俘能器的机电耦合方程。仿真结果表明,当压电梁不屈曲时,压电梁子系统与质量块-弹簧子系统之间的运动相互影响,弹簧刚度、质量块的质量对俘能器的俘能性能有重要影响。当质量块-弹簧子系统的固有频率为压电梁子系统的固有频率2倍时,系统为自参数共振系统,此时的激励阈值为最小,且俘能带宽也会增大。  相似文献   

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