机械工程学报 ›› 2022, Vol. 58 ›› Issue (20): 150-157.doi: 10.3901/JME.2022.20.150
王淑云1, 任泽峰1, 阚君武1,2, 杨泽盟1, 张忠华1,2, 黄乐帅1, 孟凡许1,2
WANG Shuyun1, REN Zefeng1, KAN Junwu1,2, YANG Zemeng1, ZHANG Zhonghua1,2, HUANG Leshuai1, MENG Fanxu1,2
摘要: 为满足远程监测系统的自供电需求,针对现有压电振动俘能器存在的问题,提出一种双磁耦合式压电振动俘能器,通过将压电振子对称安装于辅助悬臂梁两侧构成组合换能器,使压电片在俘能过程中主要受压应力。经建模仿真,获得了定磁铁间距与水平耦合间距对系统势能的影响规律,以及不同激励条件下的系统动力学响应特性。为验证俘能器原理的可行性与仿真结果的正确性,制作了样机并测试了不同条件下俘能器的输出特性。结果表明:激励频率对俘能器输出波形影响较大;选取适当的定磁铁间距和水平耦合间距(11 mm≤d≤12 mm,10 mm≤l≤16 mm),可有效降低俘能器固有频率、拓宽频带且幅频特性曲线较为平坦,进而提高了俘能器的环境适应性和可靠性;激励频率为12 Hz、16 Hz及20 Hz时,试验所获得的最大输出功率分别为1.27 mW、2.88 mW及5.31 mW,其所对应的最佳匹配电阻约为70 kΩ。
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