面向超低频振动能俘获的内共振升频式压电振子与性能分析

作者：李森; 吴义鹏^*; 季宏丽; 裘进浩

来源：固体力学学报, 2022, 43(02): 121-130.

DOI：10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2021.043

• 振动能量收集
• 升频转换
• 内共振
• 低频
• 压电

自然环境中的低频、超低频振动能分布十分广泛，但如何高效俘获依然是一个技术难题.论文主要研究了一种基于摆锤、内嵌式双悬臂梁、一对永磁铁和限位器的升频式超低频振动能量收集器，并对其进行了理论建模、仿真分析和实验验证.该振子结构可以利用1∶2∶6升频转换机制将初始激励的超低频率升高至6倍频的电压输出，有效地增大了压电元件的换能效率，提高了振子结构输出功率.该原型装置可以在频率2 Hz、幅值0.2 m/s的激励下达到1.4 mW的能量收集水平，展现出了较高的能量俘获和转换潜力.

• 单位
  机械结构力学及控制国家重点实验室; 南京航空航天大学