%0 Journal Article
%T 基于驻极体静电俘能器的优化设计与实验测试 Optimization design and experimental test of an electret-based electrostatic energy harvester
%A 路俊虎
%A 金磊
%A 高世桥
%A 高春晖
%A 吕庆山
%A 刘海鹏
%J 工程科学学报
%D 2018
%X 针对环境中的低频振动能量,建立了一种双端固支梁振动式驻极体静电俘能器理论模型.利用Matlab/Simulink数值仿真对静电俘能器的各项关键参数进行了优化.分别研究了静电俘能器的输出功率、谐振频率、半功率带宽与驻极体表面电位、空气间隙以及负载电阻的关系.在研究中,外部激励加速度幅值及驻极体尺寸保持恒定.数值分析结果如下:(1)存在一个最佳表面电位使得静电俘能器的输出功率达到最大值,随着表面电位的增加,软弹簧效应逐渐增强使得俘能器谐振频率发生偏移,半功率带宽逐渐增大.(2)当表面电位一定时,存在一个最佳初始空气间隙使得功率达到最大,随着间隙的增大,半功率带宽随之减小.(3)当表面电位和空气间隙保持一定时,存在一个最佳负载使得功率达到最大,随着负载的减小,谐振频率发生偏移.(4)当空气间隙一定时,存在一个最佳负载使得带宽达到最大,且表面电位越大,相同负载下的带宽越大.实验测试了不同负载电阻下俘能器的输出特性:输出功率及半功率带宽都随着负载电阻的增大,先增大而后减小.当负载电阻为90MΩ时,对应的最大输出功率为0.188 m W;当负载电阻为330 MΩ时,对应的半功率带宽达到最大值为4.7 Hz.
%K 驻极体
%K 表面电位
%K 空气间隙
%K 负载电阻
%K 谐振频率
%K 半功率带宽
%K 实验测试
%U http://bjkd.cbpt.cnki.net/WKA/WebPublication/paperDigest.aspx?paperID=3d7f0dda-27a9-423c-83eb-b2a00c5810c1