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《基于d15模式的l型壓電俘能器結(jié)構(gòu)與性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、基于dl5模式的L型壓電俘能器結(jié)構(gòu)與性能研宄劉月董維杰白鳳仙大連理工大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)部遼寧省微納米技術(shù)及系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室摘要：剪切模式壓電俘能器利用較高的壓電系數(shù)dl5，理論上能夠收集到更多的能量。該文設(shè)計(jì)了一種基于dl5模式的L型基座壓電俘能器，通過(guò)有限元仿真分析與直立型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，L型結(jié)構(gòu)不發(fā)生諧振吋的俘能性能與直立型結(jié)構(gòu)基本相同，在很寬頻帶內(nèi)均有穩(wěn)定的能景輸出；而在一階模態(tài)頻率，L型結(jié)構(gòu)的輸出功率有大幅增加。該文制作了L型基座d15模式PZT-51壓電俘能器，實(shí)測(cè)表明，壓電俘能器的諧振頻率為86Hz,當(dāng)加速度為2.5
2、g(g=9.8m/s2)時(shí)，在匹配負(fù)載203kQ上輸出功率為31.25pW,對(duì)應(yīng)單位重力加速度下的功率密度為84uW?cm'關(guān)鍵詞：壓電俘能器;dl5模式;PZT-51;L型基座;有限元;作者簡(jiǎn)介：劉月(1993-),女，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士生，主耍從事壓電俘能器研究。E-mail:422309594@qq.com。作者簡(jiǎn)介：董維杰(1968-),女，教授，博士，主要從事壓電傳感器與執(zhí)行器的研究。E-raai1:dongwj@dlut.edu.cn。收稿日期：2017-02-22基金：遼寧省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2014020009)Study
3、onStructureandPerformanceofdl5Mode-basedL~TypePiezoelectricEnergyHarvesterFacultyofElectronicInformationandElectricalEngineering，DalianUniversityofTechnology;Abstract：Theshear-modepiezoelectricenergyharvester(PRH)offerspotentiallyimprovedenergyharvestingduetohigherd15piezoe
4、lectriccoefficientthanothermodes.AnL-typebasePEIIbasedond15-modewasdesignedinthispaper.ThecomparisonbetweentheL-typestructureandtheuprightstructurearecarriedoutthroughthefinite-elementsimulationanalysis.ItisshownthattheperformanceofL-typePEHarebasicallythesameasuprightPRHwh
5、entheresonancedoesnotoccur,andthereisastableenergyoutputoveraverywideband;whiletheoutputpowerofL-typePEIIhasincreasedsubstantiallyatthefirstordermodalfrequency.AnL-typebasePZT-51PEHprototypebasedond51modeisfabricated.ThemeasuredresultsshowthattheresonantfrequencyofPEHis86Hz
6、,theoutputpoweris31.25UWwiththeaccelerationof2.5g(g=9.8m/s2)atthematching??參賺3loadof203kQ,andthecorrespondingpowerdensityis84uW?cm-attheunitgravityacceleration.Keyword：piezoelectricenergyharvester;dl5mode;PZT-51;L-typebase;finite-element;Received：2017-02-220引言為了改良傳統(tǒng)的化學(xué)電池供能系
7、統(tǒng)，收集環(huán)境中機(jī)械能量轉(zhuǎn)化成電能的自供能設(shè)備一直是研究熱點(diǎn)，壓電俘能器就是收集環(huán)境中振動(dòng)能量的一種主要方式。壓電俘能器主要有3種工作模式:d15剪切模式、d33縱向模式與d31橫向模式。3種模式下壓電片極化方向不同，dl5模式沿長(zhǎng)度方向極化，而d33與d31模式均沿厚度方向極化。典型的壓電陶瓷材料的壓電常數(shù)均有d15〉d33>d31的關(guān)系m,壓電俘能器的輸出功率與壓電常數(shù)的平方成正比;與d33、d:n模式相比，d15模式可以簡(jiǎn)單、有效地提高輸出功率M，故采用d15耦合模式的壓電俘能成為重要研究方向。RenBo等U1利用一種d15=4600pC
8、/N的PMN-PT單品體設(shè)計(jì)了棊座直接豎直固定在激振臺(tái)上的壓電俘能器，利用中心質(zhì)量塊對(duì)兩側(cè)的PMN-PT單晶片施加剪切力，在激勵(lì)加速度為12.16g(g=9.8m/
