摘要：设计了一种非线性双端固支梯形梁压电俘能器,用于收集环境中的振动能量,并将振动能转换为电能,为微小型电子元器件供能。自然环境中振动源的振动频率大多在100Hz以下,该俘能器采用引入非接触磁力的方法,降低其谐振频率、拓宽俘能频带并提高输出性能。在理论分析的基础上,建立了Matlab/Simulink仿真模型并进行试验测试,对比分析了线性及非线性双端固支梯形梁压电俘能器的谐振频率、带宽及输出性能,同时研究了输出性能在3个参数(固定磁铁与质量块磁铁间距d、外接负载电阻R、外界激励加速度a)变化时的响应。仿真与试验结果表明,引入的非接触磁力使压电俘能器谐振频率降低了9Hz,俘能带宽拓宽了20%,输出功率提高了7.5%。

关键词：压电俘能器 数值仿真 非线性 谐振频率 输出性能 

单位：北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室; 北京100081; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所; 宁波315201