【摘 要】
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同传统的化学能电池相比,压电振动能采集器具有工作寿命长、免维护和无污染等优点,是无线传感节点的一种理想电源。工作于狭小空间的无线传感节点对采集器的体积和成本提出了较高的要求,因此开展小体积、低成本和实用性强的微小型压电振动能采集器研究具有重要意义。论文针对硅基微型压电振动能采集器研制门槛高,而小型压电振动能采集器的体积相对较大的问题,研制了一种微小型压电振动能采集器。基于分布参数模型对采集器的结构
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同传统的化学能电池相比,压电振动能采集器具有工作寿命长、免维护和无污染等优点,是无线传感节点的一种理想电源。工作于狭小空间的无线传感节点对采集器的体积和成本提出了较高的要求,因此开展小体积、低成本和实用性强的微小型压电振动能采集器研究具有重要意义。论文针对硅基微型压电振动能采集器研制门槛高,而小型压电振动能采集器的体积相对较大的问题,研制了一种微小型压电振动能采集器。基于分布参数模型对采集器的结构尺寸进行了优化,采用机械加工的方式制作了采集器样机,设计了基于微小型压电振动能采集器的自供能无线温湿度传感节点,对采集器样机和自供能无线传感节点的性能进行了测试。论文的主要工作如下:（1）基于悬臂梁式压电振动能采集器的分布参数模型,对微小型压电振动能采集器的质量块长度、电极长度和悬臂梁宽度等参数进行了优化,并分析了压电层杨氏模量和机械阻尼比对优化结果的影响;（2）采用机械加工的方式制作了微小型压电振动能采集器样机,采集器平面尺寸为9mm×9mm,净体积为0.12cm3。实验表明,当基础激励的幅值为0.3g,频率为149Hz,负载为290kΩ时,样机的输出功率为34.98μW,对应的归一化输出功率密度为3.24m W/cm3/g2,与文献报道的硅基微型压电振动能采集器基本相当;（3）设计并制作了基于微小型压电振动能采集器的自供能无线温湿度传感节点,节点的平面尺寸为3.3cm×4.25cm,采集器集成在节点内部。当基础激励的幅值为0.3g,频率为149Hz时,节点大约每隔16.5s测量并发送一次温湿度数据。
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