原創(chuàng)】基于壓電材料的振動(dòng)能量收集技術(shù)研究畢業(yè)論文設(shè)計(jì)40論文41

1、灰筋理工摩院Shaanxi Universily of Teehnology畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目基于壓電材料的振動(dòng)能量收集技術(shù)研究學(xué)生姓名井 倉(cāng)U學(xué)號(hào) 1116014113所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí) 測(cè)控技術(shù)與儀器 1104班指導(dǎo)教師王楠完成地點(diǎn)陜西理工學(xué)院圖書(shū)館2015 年 5 月 30 日基于壓電材料的振動(dòng)能量收集技術(shù)研究井創(chuàng)（陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器11級(jí)04班，陜西 漢中723000）為了指導(dǎo)教師：王楠摘要伴隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和可攜帶器件的發(fā)展，電池續(xù)航供能成為其發(fā)展的瓶頸之一。獲得無(wú)線生命周期的自主供電系統(tǒng)，利用周?chē)h(huán)境的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能為電子器件供電成為亟待

2、解決的問(wèn) 題。其中利用壓電材料把振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能越來(lái)越受到關(guān)注，成為能量領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而目前存在的 問(wèn)題是，等效電路模型理論有待進(jìn)一步完善；器件產(chǎn)生的輸出電壓較小，器件結(jié)構(gòu)有待改進(jìn)；手機(jī)電路及 收集器件需進(jìn)一步優(yōu)化等。針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外壓電振動(dòng)能量收集的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了研究，對(duì)壓電材料的類(lèi)型、振 動(dòng)模式以及收集電路和器件進(jìn)行了比較分析，提出了壓電振動(dòng)能量收集器的研究?jī)?nèi)容。最后，對(duì)全文工作進(jìn)行了總結(jié)，并且對(duì)下一步計(jì)劃進(jìn)行展望，提出新的研究思路。關(guān)鍵詞振動(dòng)能；壓電效應(yīng)；壓電材料；能量收集電路Research on Vibrati on En ergy Harvesti ng Base

3、d on Piezoelectric materialJing Chua ng（Grad 11, Class 04, Major Technique and instrumentation of Measurements, MechanicalEngin eeri ng Dept., Shaa nxi Uni versity of Tech no logy, Hanzhong 723000, Shaa nxi ）Tutor: Wang NanAbstract: With the development of wireless sensor network technology and port

4、able devices, the power supply via the battery becomes one of the bottlenecks. In order to achieve finite lifetime of self-powered systems, the desiderating thing is to provide electric energy for such devices and networks by utilizing the vibration energy from the ambient environment.Converting vib

5、ration energy into electric energy into electric energy by piezoelectric materials attracts more and more attention and becomes the micropower field. However the problems are that the modeling theory demand.According to the above problems,this dissertation investgated the development trend of the pi

6、ezoelectric vibration energy energy the end,the work of this dissertation are sunnarized briefly,and next work is figured out, including the novel research ideas.Keywords: Vibration energy, Piezoelectric effect, Piezoelectric materials, Energy Roberts 等于 2009 年提出一種新型可調(diào)諧的電磁振動(dòng)微發(fā)電機(jī)，并對(duì)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到輸出電壓和功

7、率的最大化。美國(guó)的 S.Korla等提了一種結(jié)構(gòu)緊湊的壓電能量收集裝置，帶有由四個(gè)二極管 和一個(gè)電容器組成的整流電路，并對(duì)圓形和方形兩種界面的裝置做了發(fā)電性能測(cè)試。闞君武，唐可洪等利用歐拉-伯努利方法建立了發(fā)電裝置的能量轉(zhuǎn)換模型，研究了結(jié)構(gòu)及參數(shù)等對(duì)壓 電發(fā)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率及發(fā)電能力的影響規(guī)律并建立了簡(jiǎn)寫(xiě)激勵(lì)條件下兩種能量轉(zhuǎn)換電路 功率計(jì)算模型，并進(jìn)行了模擬分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。王光慶提出一種利用壓電疊堆進(jìn)行機(jī)電能量 轉(zhuǎn)換的壓電發(fā)電裝置，并采用壓電振動(dòng)理論和桿的波動(dòng)理論建立了發(fā)電裝置的機(jī)電耦合分析 模型以及輸出電壓，電流與壓電疊堆受力之間的關(guān)系表達(dá)式。程光明等設(shè)計(jì)制作了數(shù)據(jù)采集軟件，可以對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)

8、行處理和顯示，為研究壓電陶瓷發(fā)電能力的影響提供了測(cè)試分析平臺(tái)。繆建等提出一種新型的對(duì)偶子式的壓電微懸臂雙梁，采用簡(jiǎn)化的等效器件建立數(shù)學(xué)分析模型，并利用ANSYS對(duì)這種對(duì)偶子微懸梁臂進(jìn)行了模擬仿真分析。壓電發(fā)電技術(shù)的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展和成果，但同時(shí)也面臨著更大的挑戰(zhàn)，壓電發(fā)電技術(shù)的發(fā)展主要圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)。1）向微能源器件發(fā)展微能源器件是微機(jī)電系統(tǒng)的一個(gè)重要分支，而微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）則是二十一世紀(jì)的研究領(lǐng)域之一。微機(jī)電系統(tǒng)主要包括兩個(gè)方面，微結(jié)構(gòu)單元加工技術(shù)及微系統(tǒng)集成技術(shù)。微結(jié)構(gòu)單元加工技術(shù)是用于制造為組件中的微米級(jí)的物件；微系統(tǒng)集成技術(shù)是將微組件集成在一起，并對(duì)其進(jìn)行信號(hào)的控制

9、與處理，同時(shí)提供外部宏觀接口。壓電發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力一般在微瓦到毫瓦之間，雖然電力比較小，但足以滿足對(duì)微功耗系統(tǒng)的供電。目前，壓電技術(shù)在濾波器、變壓器及加速度傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用，隨著研究的不斷深入，必定將進(jìn)一步推動(dòng)微能源技術(shù)的發(fā)展。近十多年來(lái)，隨著壓電變壓器的設(shè)計(jì)、制作以及應(yīng)用等方面的迅 速發(fā)展，已成功應(yīng)用于筆記本電腦中。表錯(cuò)誤！文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。.1三種振動(dòng)能量收集方式比較轉(zhuǎn)換類(lèi)能量密度,優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)3型（mJcm3）靜電式電壓輸出高較好的MEMS兼容性技術(shù)成熟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜需要啟動(dòng)電源難以由MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)4電磁式無(wú)需啟動(dòng)電源體積大24.8結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單輸出電壓低易于由MEMS技術(shù)實(shí)

10、現(xiàn)單個(gè)壓電發(fā)電機(jī)輸出電能有限壓電式輸岀能量密度大轉(zhuǎn)換效率較低35.4結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需啟動(dòng)電源，無(wú)電磁干擾阻抗大，難于實(shí)現(xiàn)與負(fù)載的阻抗匹配2）與旋轉(zhuǎn)機(jī)械相結(jié)合目前的研究中，能量捕獲裝置基本上都是將周?chē)h(huán)境中的機(jī)械振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成電能，為了控制機(jī)械振動(dòng)中的噪聲以及降低機(jī)械零件部件的疲勞損傷，設(shè)備的振動(dòng)都在盡力的抑制， 這使得能量捕獲裝置從振動(dòng)能中獲取能更為困難，但是旋轉(zhuǎn)機(jī)械具有大量可轉(zhuǎn)換的動(dòng)能，即使是效率比較低的壓電發(fā)電裝置也可以為大部分電子設(shè)備提供電量。當(dāng)前，已經(jīng)研究出的通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)械獲取能量的研究裝置主要有高速公路隧道中的視線導(dǎo)航標(biāo)識(shí)等，但這類(lèi)研究依然很少，因此，將壓電發(fā)電技術(shù)與旋轉(zhuǎn)機(jī)械相結(jié)合的研究

11、將成為下一步的研究重點(diǎn)。3）實(shí)現(xiàn)設(shè)備自供電便攜式和無(wú)線式電子市場(chǎng)日趨壯大成熟，其中能量捕獲是其實(shí)現(xiàn)自供電的關(guān)鍵，未來(lái)的能量捕獲技術(shù)將會(huì)以能量的捕獲、存儲(chǔ)以及應(yīng)用電路為主要研究方向，解決無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、 嵌入式傳感器等供電問(wèn)題。若將能量捕獲裝置和狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備集成，構(gòu)成獨(dú)立自供電、自感應(yīng)單元，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控，將進(jìn)一步推動(dòng)能量捕獲方法從實(shí)驗(yàn)室向?qū)嵱冒l(fā)展。在一些特殊的場(chǎng)合， 需要設(shè)備自供電運(yùn)行， 而自供電的關(guān)鍵技術(shù)是其能量捕獲。而壓電發(fā)電材料在這方面有著顯著地優(yōu)良特性，利用壓電材料的壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)可以設(shè)計(jì)制作出各類(lèi)檢測(cè)裝置與控制傳感器，已滿足不同場(chǎng)合的需求。 壓電材料這一突出性能使其消除了工作環(huán)

12、境的限制，受到越來(lái)越多的關(guān)注。1.4能量收集電路與能量轉(zhuǎn)換效率由于壓電振動(dòng)能量收集器本身輸出的電能有限，因而在對(duì)壓電發(fā)電機(jī)進(jìn)行理論建模和仿真分析的同時(shí)，一些研究人員也對(duì)如何提高其機(jī)械能-電能的轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了研究。又因?yàn)閴弘娬駝?dòng)能量收集器自身的阻抗較大，因而對(duì)其能量轉(zhuǎn)換效率的研究主要集中在其后續(xù)能量收集電路的研究上。最早的能量收集電路被稱(chēng)為R-AC型（或消耗型）電路，這種電路中只有一個(gè)電阻負(fù)載，壓電振動(dòng)能量收集器與電阻負(fù)載直接相連，如錯(cuò)誤！未找到引用源。所示。由于R-AC型能量收集電路最為簡(jiǎn)單，因而對(duì)壓電振動(dòng)能量收集器的最初研究都以此電路為主。以上文獻(xiàn)中大部分都將振動(dòng)源等效成一個(gè)單一的簡(jiǎn)諧信號(hào)，

13、而且為了得到最大的電能輸出功率，要求整個(gè)能量收集器工作于其固有振動(dòng)模式下。Jia ng發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)源頻率與能量收集器固有頻率的微小偏移會(huì)引起整個(gè)輸出功率的大幅下降，因而就出現(xiàn)了對(duì)調(diào)節(jié)壓電振動(dòng)能量收集器的固有頻率，從而使其與環(huán)境振動(dòng)源振動(dòng)頻率匹配的方法研究。在此基礎(chǔ)上，Umeda通過(guò)理論和仿真分析得出，在沖擊振動(dòng)的激勵(lì)下，壓電振動(dòng)能量收集器的能量轉(zhuǎn)換效率最大 可以達(dá)到52%。接著，Roundy設(shè)計(jì)并分析了兩種結(jié)構(gòu)的懸臂梁式壓電發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效 率，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)理論轉(zhuǎn)換效率比實(shí)驗(yàn)結(jié)果高出了30%。Cho對(duì)比分析了懸臂梁型、堆棧型和薄膜型的壓電能量收集器，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，能量轉(zhuǎn)換效率主要由壓電材料的品質(zhì)因

14、數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)決定。然而，R-AC型能量收集電路是以消耗壓電振動(dòng)能量收集器的輸出電能來(lái)評(píng)估 其能量轉(zhuǎn)換效率的， 而且其輸出為交流電壓。但是，幾乎所有的電子設(shè)備都需要直流電壓才能正常工作，這就促使另一種AC-DC型能量收集電路的產(chǎn)生。圖錯(cuò)誤！文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。.4兩種能量收集電路AC-DC型能量收集電路由整流器、濾波電容和負(fù)載電阻組成，如錯(cuò)誤！未找到引用源。(b)所示。由于壓電振動(dòng)能量收集器經(jīng)過(guò)AC-DC之后能直接輸出直流電壓，因此對(duì)以AC-DC負(fù)載電路為基礎(chǔ)的能量收集電路的研究較為廣泛。Ottman設(shè)計(jì)了一種降壓開(kāi)關(guān)電路，并實(shí)驗(yàn)證明 了在線性負(fù)載和弱耦合的情況下，這種開(kāi)關(guān)電路能夠?qū)?/p>

15、電振動(dòng)能量收集器的輸出功率提高 400%。Shu對(duì)比分析了強(qiáng)耦合和弱耦合下壓電發(fā)電機(jī)功率輸出的影響因素，并指出，最 優(yōu)輸出功率的條件因耦合強(qiáng)度的不同而發(fā)生變化。近年來(lái)，Guyomar提出了一種能夠大幅提高壓電振動(dòng)能量收集器輸出功率的新的能量 收集電路，這種同步切換能量收集電路 (sy nchron ized switch in ductor, SSHI)來(lái)源于一種被稱(chēng) 為同步開(kāi)關(guān)阻尼(synchronized switch damping, SSD)的非線性技術(shù)。SSD非線性技術(shù)首先由 Richard提出來(lái)，他指出，為了提高壓電設(shè)備的能量傳輸效率，一般都在傳輸電路上添加一 個(gè)電感來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載電路

16、的阻抗從而實(shí)現(xiàn)輸入輸出的阻抗匹配，但是這種匹配電路在頻率較低時(shí)無(wú)法發(fā)揮作用。為此，接著他提出了另一種半阻尼的匹配電路，這種電路雖然需要消耗極少的電能來(lái)工作，但它能夠在較寬頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。Richard的團(tuán)隊(duì)以此SSD技術(shù)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出了適合于提高壓電振動(dòng)能量收集器輸出功率的SSHI電路，并從理論上證明了這種SSHI電路能夠?qū)⒃?AC-DC能量收集電路下的輸出功率提升400900%。然而，該團(tuán)隊(duì)在分析中假設(shè)壓電發(fā)電機(jī)的位移和輸出電壓是同相位的，這就導(dǎo)致其理論模型只適合于共振條件下的分析，而實(shí)際應(yīng)用時(shí)，壓電振動(dòng)能量收集器并非總是工作于共振條件下。因此， Shu在2007年首次提出了關(guān)于在非

17、共振條件下的SSHI電路的討論。Shu建立了串聯(lián)和并聯(lián) SSHI電路條件下的壓電振動(dòng)能量收集器模型，如圖錯(cuò)誤！文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。.所示。同時(shí)分析對(duì)比了 AC-DC、串聯(lián)SSHI和并聯(lián)SSHI負(fù)載電路條件下壓電振動(dòng)能量收集器的電能輸出特性。結(jié)果表明，壓電發(fā)電機(jī)在串聯(lián) SSHI電路下的電能輸出與并聯(lián) SSHI電路條件下的截然不同。理想串聯(lián)SSHI系統(tǒng)的電能輸出特性與開(kāi)路共振頻率下的強(qiáng)耦合AC-DC電能收集系統(tǒng)的電能特性基本上相同的，而理想并聯(lián)SSHI系統(tǒng)的輸出電能與工作在短路共振頻率下的強(qiáng)耦合AC-DC電能收集系統(tǒng)的電能特性類(lèi)似。他同時(shí)指出，如果考慮開(kāi)關(guān)電路使電壓反轉(zhuǎn)過(guò)程中的損耗，那么在中

18、度耦合時(shí)串聯(lián)SSHI系統(tǒng)的輸出功率與 AC-DC系統(tǒng)是相反的，它的輸出功率幅值接近于理想最優(yōu)功率， 而且其功率值隨著頻率的下降而減小的幅度較小。相對(duì)而言，在考慮損耗時(shí)，并聯(lián)SSHI系統(tǒng)的輸出功率相對(duì)頻率變化的敏感度要明顯大于串聯(lián)SSHI系統(tǒng)。在Shu研究的基礎(chǔ)上，雖然其他研究者也對(duì) SSHI能量收集電路進(jìn)行了更為詳細(xì)的補(bǔ)充和完善，但是大部分研究都只停留在理論分析層面上，涉及到仿真或?qū)嶒?yàn)的研究較少。(a)串聯(lián)SSHI電路(b) 5XSSHI電路圖錯(cuò)誤！文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。.5串聯(lián)和并聯(lián)SSHI能量收集電路2壓電發(fā)電技術(shù)機(jī)理研究2.1壓電能量轉(zhuǎn)換基本理論2.1.1壓電效應(yīng)壓電發(fā)電技術(shù)是以壓電

19、材料特有的壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，壓電效應(yīng)反映了一些晶體材料的彈性性能與介電性能之間的機(jī)電耦合過(guò)程。1880年J.居里和P.居里兄弟發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，:-石英晶體在外力作用下發(fā)生形變時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電極化，同時(shí)在它的某些 表面上會(huì)出現(xiàn)符號(hào)相反且與外力成正比的極化電荷，如果在晶體的兩個(gè)相對(duì)表面上涂上金屬電極，則可在金屬電極上檢測(cè)到感應(yīng)電荷或電勢(shì)，這種沒(méi)有電場(chǎng)作用，只是由外力作用而使晶體表面出現(xiàn)電荷的現(xiàn)象，稱(chēng)為正壓電效應(yīng)， 如圖錯(cuò)誤！文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。.1(a)所示。振動(dòng)式能量收集器就是利用正壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的。與正壓電效應(yīng)對(duì)應(yīng)的是逆壓電效應(yīng)，它是指將某些晶體材料置于外電場(chǎng)中，

20、電場(chǎng)使晶體內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移，導(dǎo)致形變，從而由 電”產(chǎn)生 機(jī)械形變”的現(xiàn)象，如 圖錯(cuò)誤！文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。.1(b)所 示。逆壓電效應(yīng)反映了壓電材料具有將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的能力，因此利用逆壓電效應(yīng)一般可以制成壓電式位移或力執(zhí)行器。+ + +；+ + + + + +廠1、極化方向 1111i11111f極化方向 + + 下 + +.F3)正壓電效應(yīng)(b)逆壓電效應(yīng)圖錯(cuò)誤！文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。.1正逆壓電效應(yīng)示意圖目前已出現(xiàn)的壓電材料大致可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是壓電單晶體，另一類(lèi)是壓電陶瓷。前者的代表是石英晶體，它的突出特點(diǎn)是性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高，而且絕緣性能好，但是它的壓電系

21、數(shù)較小，且價(jià)格較貴，一般僅用在標(biāo)準(zhǔn)儀器的制作中。后者主要包括鈦酸鋇(BaTiO 3)和鋯鈦酸鉛(PbZrTiO 3，PZT)，相對(duì)BaTiO?而言，PZT具有壓電常數(shù)大、機(jī)械強(qiáng)度高、機(jī)械 剛度大、靈敏度高、介電常數(shù)大、制作工藝成熟，可通過(guò)合理配方和摻雜等人工控制來(lái)達(dá)到所要求的性能，而且成型工藝性好以及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前在制動(dòng)器和傳感器中被廣泛應(yīng)用。因此，本文以 PZT壓電陶瓷材料為基礎(chǔ)，對(duì)壓電振動(dòng)能量收集器進(jìn)行分析研究。2.1.2壓電方程在對(duì)壓電材料的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制的研究中，對(duì)其邊界條件的界定是一個(gè)重要的方面，只有確定了邊界條件形式，才能決定壓電材料的力學(xué)和電學(xué)邊界狀態(tài)。從機(jī)電耦合的角度來(lái)說(shuō)，

22、 壓電材料能夠處于不同的機(jī)械邊界條件和電學(xué)邊界條件，機(jī)械邊界條件有兩種：機(jī)械自由和機(jī)械夾持。所謂機(jī)械自由是指壓電材料可以自由變形，此時(shí)的應(yīng)力T為零或常數(shù)；機(jī)械夾持是指壓電材料不能自由變形，此時(shí)的應(yīng)變S為零或常數(shù)。電學(xué)邊界條件也有兩種：電學(xué)短路和電學(xué)開(kāi)路。電學(xué)短路是指連接兩個(gè)電極的外電路中的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于壓電陶瓷的內(nèi)阻，此時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度E為零或?yàn)槌?shù)；而電學(xué)開(kāi)路是指連接兩個(gè)電極的外電路中的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壓電 陶瓷的內(nèi)阻，此時(shí)的電位移D為零或?yàn)槌?shù)。將兩種機(jī)械邊界條件和兩種電學(xué)邊界條件進(jìn)行組合，可以得到壓電材料的四類(lèi)不同邊界條件，如表2.1所示。根據(jù)下表所述的四類(lèi)邊界條件，選擇不同的自變量和因變量從而得

23、到四類(lèi)壓電方程，它們反映了壓電材料中的力學(xué)量 (T,S)與電學(xué)量(E, D)之間的相互關(guān)系。這四類(lèi)壓電方程的 形式會(huì)因壓電材料的不同而有所差別，這主要是因?yàn)椴煌瑝弘姴牧系膶?duì)稱(chēng)性不同，從而引起壓電方程中力學(xué)和電學(xué)參數(shù)的獨(dú)立分量的個(gè)數(shù)有所差別。表錯(cuò)誤！文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。.2壓電材料的四類(lèi)邊界條件類(lèi)別邊界條件特點(diǎn)(C表示常數(shù))第一類(lèi)邊界條件機(jī)械自由和電學(xué)短路T =0或 C ；E =0 或 C第二類(lèi)邊界條件機(jī)械夾持和電學(xué)短路S = 0或 C ；E =0 或 C第三類(lèi)邊界條件機(jī)械自由和電學(xué)開(kāi)路T = 0或 C ；D = 0 或 C第四類(lèi)邊界條件機(jī)械夾持和電學(xué)開(kāi)路S 0 或 C ；D 0或C本文主

24、要以懸臂梁式壓電振動(dòng)能量收集器為研究對(duì)象，壓電片通過(guò)黏貼的方式貼在懸臂梁的表面，壓電片的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其寬度和厚度。當(dāng)懸臂梁振動(dòng)時(shí)，壓電片的中心受到束縛，而兩端是自由端，因而采用機(jī)械自由電學(xué)短路的第一類(lèi)壓電方程來(lái)描述較為方便。當(dāng)壓電材料處于第一類(lèi)邊界條件時(shí)，選擇應(yīng)力T和電場(chǎng)強(qiáng)度E為自變量，應(yīng)變 S和電位移D為因變量，得到相應(yīng)的第一類(lèi)壓電方程為：(2.1)D kTE dTS = dE sET也可以表示為:(2.2)D = d c +& E式2.2中：；為應(yīng)變，二為應(yīng)力，d為壓電介質(zhì)的壓電應(yīng)變常數(shù)矩陣，D為電位移，E為電場(chǎng)強(qiáng)度，Y為彈性模量。目前已經(jīng)有很多研究者研究了壓電材料的機(jī)電轉(zhuǎn)換特性，主要還包括

25、以下幾個(gè)重要參 數(shù)：1機(jī)電耦合系數(shù)K是衡量壓電性能強(qiáng)弱(2.3)(2.4)機(jī)電耦合系數(shù)是表征壓電體的機(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換能力的參數(shù), 的重要參數(shù)之一。其定義為：2機(jī)械能轉(zhuǎn)換成的電能K輸入的機(jī)械能K? _電能轉(zhuǎn)換成的機(jī)械能輸入的電能K越大，說(shuō)明材料的機(jī)電轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)。2機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Q機(jī)械品質(zhì)因數(shù)表征壓電體諧振時(shí)克服內(nèi)摩擦而消耗的能量，時(shí)考察機(jī)械損耗的一個(gè)重要參量，對(duì)于能量轉(zhuǎn)換器而言，機(jī)械品品質(zhì)因數(shù)越高，機(jī)械損耗越小越好，這樣能把更多的機(jī) 械能轉(zhuǎn)換成電能。其定義為：(2.5)即為壓電應(yīng)變常(2.6)每周期儲(chǔ)存的能量 每周期消耗的能量3壓電應(yīng)變常數(shù)在電廠作用下，壓電材料會(huì)發(fā)生形變， 而討論電量與形變之

26、間的比值, 數(shù)。是壓電材料機(jī)電耦合時(shí)一項(xiàng)主要的特性參數(shù)，定義為：由電場(chǎng)引起的形變電壓4壓電電壓常數(shù)g該定義主要描述壓電材料在外力作用下產(chǎn)生的電壓或者電流的變化：dg 二 t(2.7)其中d表示壓電應(yīng)變常數(shù)，；T為相對(duì)介電常數(shù)。對(duì)壓電傳感器而言，希望具有較高的壓電電壓系數(shù)。5轉(zhuǎn)換效率衡量壓電器件的轉(zhuǎn)換效率可通過(guò)壓電材料的機(jī)電耦合系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)，具體定義為:(2.8)輸入的能量損耗的能量輸入的總能量由上式2.7可見(jiàn)提高材料的機(jī)電耦合系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)，則能提高器件的轉(zhuǎn)換效率。2.2材料與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化選擇由于壓電陶瓷材料非常脆，極易斷裂，因而一般需要一種韌性較好的材料作為支撐才能 穩(wěn)定工作。Chen以硅為

27、支撐層材料制作了壓電換能器，但是，硅是一種半導(dǎo)體材料，它的 導(dǎo)電性較差，因而在制作硅為支撐層的雙壓電層懸臂梁模型時(shí)，往往需要額外焊接引線， 這既增加了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性，又增大了制作工藝的難度。丁根芳等利用數(shù)值仿真的方法分析 了以不同厚度鋁板為支撐層的壓電懸臂梁的振動(dòng)及能量輸出，而Jeong則設(shè)計(jì)了以紫銅板為支撐層的壓電振動(dòng)能量收集器。銅和鋁都是良好的電導(dǎo)體，但是它們的強(qiáng)度和硬度都較差， 在振動(dòng)過(guò)程中容易引起疲勞破壞。另一方面，在長(zhǎng)度和寬度一定的條件下，壓電層與中間支撐層的厚度之比對(duì)壓電懸臂梁的電能輸出影響也較大，而且不同壓電層之間的連接方式以及不同壓電材料和負(fù)載電阻也會(huì)對(duì)壓電懸臂梁的電能輸出產(chǎn)

28、生影響。因此，需要對(duì)壓電材料和中間支撐層的厚度比、材料類(lèi)型以及壓電懸臂梁的電能輸出與負(fù)載電阻之間的關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化 選擇分析。2.3本章小結(jié)本章通過(guò)原理分析的方式對(duì)壓電振動(dòng)能量收集器的機(jī)理進(jìn)行了初步研究。簡(jiǎn)要說(shuō)明了不同邊界條件下壓電材料的四種壓電方程，并根據(jù)壓電陶瓷材料的對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)，給出了壓電陶瓷的壓電方程，列出了影響機(jī)電轉(zhuǎn)換特性的主要參數(shù)；最后對(duì)壓電材料的選擇與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。3壓電振動(dòng)能量收集器等效電路設(shè)計(jì)3.1壓電發(fā)電裝置的電學(xué)等效模型從電學(xué)角度來(lái)看壓電陶瓷可以簡(jiǎn)化為一個(gè)正弦電流源ip(t)，與內(nèi)在的電極電容 Cp并聯(lián)，如圖3.1所示。假設(shè)電流源和電極電容 Cp恒定，忽略外部負(fù)載相關(guān)的

29、參數(shù)，極化電流ip的大小隨壓電元器件機(jī)械激勵(lì)的等級(jí)而變化。假設(shè)直流濾波電容Cyct足夠大使輸出電壓 Vyct基本恒定；負(fù)載電阻上電壓為 io( t)；假設(shè)二極管處于理想狀態(tài)，負(fù)載可調(diào)。圖3.1壓電陶瓷與外界電路并聯(lián)的等效電路模型電路相關(guān)的電壓和電流波形圖如圖 3.2所示。這些波形可以分為兩個(gè)階段，階段1用U表示，極化電流流進(jìn)壓電元器件的極間電容。在這段時(shí)間所有的二極管反向偏置， 沒(méi)有電流流出。這種情況持續(xù)到壓電電壓 Vp（ t）等于輸出電壓 Vrect。在換向的最終階段，2階段 開(kāi)始，輸出電流流到電容 Crect負(fù)載電流：i o(t)=Cr(ICTectectCpI psin(3.1)假設(shè)Cr

30、ectCp,大部分電流傳遞為輸出電流:(3.2)CrectCrect 直流分量io （t）表達(dá)式如下:i0(t)厶 piect 3 Cp)n(3.3)輸出能量顯示隨輸出電壓Vrect的值而變化，表達(dá)式如下:卩入/他=釦（1卩7心C）n(3.4)當(dāng)Vyct=lp2 3Cp或者壓電元件開(kāi)路電壓一半時(shí)，輸出能量達(dá)到最大。壓電陶瓷產(chǎn)生的電荷是瞬間和交替的，是以不規(guī)則的隨機(jī)突發(fā)形式提供能量，因此必須在一個(gè)電容中積累足夠的能量，而且在電能提取過(guò)程中具有阻尼效應(yīng)（當(dāng)振動(dòng)能傳遞到壓電材料時(shí)，由于壓電效應(yīng)而轉(zhuǎn)化為電能，在材料內(nèi)部產(chǎn)生交流電壓， 而當(dāng)材料內(nèi)部電阻太大（相當(dāng)于短路）或電阻太?。ㄏ喈?dāng)于短路）時(shí)，產(chǎn)生的

31、電能未消，會(huì)再次轉(zhuǎn)化為振動(dòng)能即產(chǎn)生阻 礙壓電材料進(jìn)一步變形的反作用力）。圖3.3是壓電電源的簡(jiǎn)化圖，C是充電電容，R是包括線路電阻和二極管內(nèi)部電阻在內(nèi)的等效電阻。該電路利用電容收集壓電陶瓷生產(chǎn)的電量，在壓電陶瓷內(nèi)部電極電容放電之前給電容充電直至達(dá)到其預(yù)期值。 壓電陶瓷在外力作用下產(chǎn)生電壓高壓U后，電荷流向電容C,相當(dāng)于電極電容 Cp放電，電容C充電，電壓U下降，電壓Uo上升，所以U和Uo是充電時(shí) 間的函數(shù)。圖3.2模型電路輸出電壓和電流波形圖3.3壓電電源簡(jiǎn)化圖圖3.4壓電電源簡(jiǎn)化圖當(dāng)外力作用于壓電振子時(shí)，在其極面上產(chǎn)生電壓，向電容Co充電，Co儲(chǔ)能后向外接電路供電。當(dāng)外力減小或消失時(shí)，為避免

32、充電電容向壓電元件放電而導(dǎo)致儲(chǔ)存的點(diǎn)呢過(guò)下降， 在電路中接入一個(gè)二極管，由于電容Co在充電過(guò)程中以及在給外接電路供電時(shí)，電容Co上的電壓變化較大，為給工作電路提供穩(wěn)定的電壓，電源后接穩(wěn)壓器。 壓電振子在外力作用下產(chǎn)生電壓 V后，電荷流向電容 Co,相當(dāng)于電極電容 Cp放電，電容Co充電，電壓V下降， 電壓Vo上升，所以V和Vo是充電時(shí)間的函數(shù)，分別記為V（t）和Vo （t）。3.2振動(dòng)能量收集器等效電路模型的提出根據(jù)Tilmans對(duì)壓電換能器等效電路參數(shù)的總結(jié)， 可將壓電振動(dòng)能量收集器的機(jī)電耦合 動(dòng)力學(xué)微分方程 錯(cuò)誤！未找到引用源。 和錯(cuò)誤！未找到引用源。 中的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量, 其機(jī)電類(lèi)比

33、關(guān)系如 表3.1所示。表3.1機(jī)電參數(shù)的類(lèi)比關(guān)系電學(xué)量機(jī)械量電荷q(t)模態(tài)位移n；k)(t)電流Ir(t)模態(tài)速度r(k)(t)電壓源Vr(t)夕卜部力_Qr(k)b(t)電感Lr質(zhì)量系數(shù)1電阻尺阻尼系數(shù)C?r(k)電容Cr柔順系數(shù)1, ( J)2電容Co系數(shù)一少理想變壓比Nr機(jī)電耦合系數(shù)K?TVk)從表3中可以得出，壓電振動(dòng)能量收集器可看成由無(wú)限個(gè)電感、電容、電阻、理想電壓源和理想變壓器組成的并聯(lián)支路共同構(gòu)成的等效電路網(wǎng)絡(luò)。其中，每一個(gè)并聯(lián)支路代表每階振動(dòng)模態(tài)。圖3.5壓電振動(dòng)能量收集器的等效電路模型圖3描述了考慮前n階振動(dòng)模態(tài)時(shí)壓電振動(dòng)能量收集器的等效電路模型?？梢钥闯觯弘娬駝?dòng)能量

34、收集器等效電路模型的關(guān)鍵在于確定等效電路參數(shù)C0、Lr、R、Cr、Nr和Vr(t)。3.3 AC-DC負(fù)載電路條件下的等效電路建模分析等效電路建模分析方法的方便之處并不僅限于對(duì)R-AC負(fù)載電路條件下多模態(tài)壓電振動(dòng)能量收集器的電能預(yù)測(cè)，還可應(yīng)用于AC-DC非線性負(fù)載電路下多模態(tài)壓電懸臂梁的分析處理。給R-AC負(fù)載電路條件下的壓電振動(dòng)能量收集器的多模態(tài)等效電路上添加上整流橋和 濾波電容，并將電壓源換成正弦信號(hào)。仿真過(guò)程中，以電壓源的頻率為掃描參數(shù)，仿真時(shí)間設(shè)為0.5s，這樣通過(guò)改變負(fù)載電阻的大小就可得到不同負(fù)載電阻時(shí)壓電懸臂梁的輸出電壓和 功率與激勵(lì)頻率之間的關(guān)系。同時(shí)，為了保證負(fù)載電阻在較大范圍

35、變化時(shí)的濾波效果，選取較大的濾波電容值，如 錯(cuò)誤！未找到引用源。所示。其中添加電容值為 1nF的電容C4 一方面是為了濾去高頻干擾，另一方面可以有效地解決電路仿真過(guò)程中的不收斂問(wèn)題。然而，與R-AC負(fù)載電路條件下的多模態(tài)電壓和功率響應(yīng)不同的是，前者是從諧響應(yīng)分析的角度對(duì)壓電懸臂梁的電能輸出特性進(jìn)行了頻率掃描分析，因而沒(méi)有考慮相位信息，而后者是從時(shí)域的角度進(jìn)行分析，同時(shí)考慮到了頻率和相位的信息。圖3.6 AC-DC負(fù)載電路條件下的壓電振動(dòng)能量收集器的多模態(tài)等效電路3.4 SSHI負(fù)載電路條件下的等效電路建模分析利用等效電路建模方法仿真分析SSHI負(fù)載電路條件下的壓電懸臂梁輸出電壓時(shí)，難點(diǎn)在于導(dǎo)通

36、開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的設(shè)置。假設(shè)串聯(lián)電感Lp=1田，那么根據(jù)式 錯(cuò)誤！未找到引用源?？傻肔-C振蕩電路的周期為 T* =2.5234矩 于是開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通時(shí)間為T(mén)?2 =1.2617另一方面，由前面的討論可知， 壓電懸臂梁在第一階固有彎曲振動(dòng)時(shí)的電壓輸出最大，因而我們?cè)O(shè)壓電懸臂梁的三個(gè)等效電壓源的頻率均為40.5Hz，那么無(wú)開(kāi)關(guān)作用時(shí)壓電懸臂梁輸出電壓的周期為T(mén) =24691.3580陰，其半個(gè)周期為T(mén)：2 =12345.6790聲，那么開(kāi)關(guān)電路的斷開(kāi)時(shí) 間就為T(mén).：2-T2 =12344.4173 s。此時(shí)，在PSPICE軟件中選擇可控開(kāi)關(guān) S，其導(dǎo)通電壓為 1V，截止電壓為0V，并選用脈沖電壓源

37、Vc作為開(kāi)關(guān)S1的控制源，設(shè)其低電平為 0V，高 電平為2V，脈沖寬度為1.2617宙，周期為12345.6790陽(yáng)，這樣就完成了整個(gè) SSHI負(fù)載電 路條件下壓電振動(dòng)能量收集器等效電路的設(shè)計(jì)，如錯(cuò)誤！未找到引用源。所示，其中電容值為1fF的電容C4用來(lái)提高整個(gè)仿真過(guò)程中的收斂程度，其不會(huì)對(duì)整個(gè)電路產(chǎn)生大的影響。錯(cuò)誤！未找到引用源。顯示了穩(wěn)態(tài)時(shí)在第一階固有振動(dòng)頻率下SSHI負(fù)載電路中的開(kāi)關(guān)作用過(guò)程?？梢钥闯?，只要能夠嚴(yán)格的控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，那么在壓電懸臂梁輸出電壓的極值處發(fā)生電壓的翻轉(zhuǎn)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。圖中因?yàn)檎鳂虻姆蔷€性截止和電感Lp并非理想元件的緣故，使得電壓翻轉(zhuǎn)后的幅值小于翻轉(zhuǎn)前的值

38、。因此，在設(shè)計(jì)SSHI負(fù)載電路時(shí)，一方面要盡量避免使用較小的電感值，因?yàn)長(zhǎng)C振蕩電路的周期越小越難保證其精度；另一方面，盡量選用數(shù)值較大的電感，但是大電感往往損耗都比較大，這就要求在設(shè)計(jì)時(shí)必須權(quán)衡二者之間的關(guān)系，以期達(dá)到壓電懸臂梁的最大能量轉(zhuǎn)換效率。圖3.7 SSHI負(fù)載電路條件下的壓電振動(dòng)能量收集器的多模態(tài)等效電路100.330 34 i0 35 i 0 36 i 0 37時(shí)間旳(a)未經(jīng)開(kāi)關(guān)電路處理的輸出電壓iiIiH30.5 -0 -0.54 I 035!036I037時(shí)間禺開(kāi)關(guān)控制電壓信號(hào)IIIII仗)經(jīng)開(kāi)關(guān)電路處理肓的輸出電壓圖3.8 SSHI負(fù)載電路的實(shí)現(xiàn)過(guò)程3.5本章小結(jié)本章主要

39、分析了壓電懸臂梁與AC-DC和并聯(lián)SSHI負(fù)載電路相連時(shí)的電能輸出以及它們各自的能量轉(zhuǎn)換效率。 首先模擬出壓電發(fā)電裝置的等效模型，分析研究了電流電壓關(guān)系以及AC-DC和并聯(lián)SSHI負(fù)載電路條件下的機(jī)電耦合強(qiáng)度之間的關(guān)系；本章的研究?jī)?nèi)容是本 文研究展開(kāi)的關(guān)鍵，為后續(xù)的仿真奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。4總結(jié)與展望4.1總結(jié)壓電振動(dòng)能量收集是近年來(lái)微能量收集領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?；趬弘娦?yīng)的壓電材料具有輸出電壓高、能量密度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，人們利用周?chē)h(huán)境的振動(dòng)能并將其轉(zhuǎn)化為電能 收集起來(lái)，為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和可佩帶器件供電，這種能量收集技術(shù)代替了傳統(tǒng)的依靠電池供電對(duì)環(huán)境造成的污染和浪費(fèi)，有效利用了廣泛存在但

40、被浪費(fèi)了的振動(dòng)能，使得能源得到了循環(huán)利用，是一種經(jīng)濟(jì)、綠色、環(huán)保的節(jié)能方式?；诖说?，本文就壓電振動(dòng)能量收集的 主要技術(shù)進(jìn)行了研究，具體總結(jié)如下：（1）研究了目前國(guó)內(nèi)外壓電振動(dòng)能量收集存在的問(wèn)題，比較了器件結(jié)構(gòu)和收集電路各 部分的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而提出了壓電振動(dòng)能量收集器的研究?jī)?nèi)容。（2）通過(guò)原理分析的方式對(duì)懸臂梁式壓電振動(dòng)能量收集器的機(jī)理進(jìn)行了分析研究；通 過(guò)對(duì)比不同壓電材料的參數(shù)和性能，選取了壓電陶瓷作為將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成電能的基礎(chǔ)材料；在壓電效應(yīng)的基礎(chǔ)上， 從介電物理的角度分析了壓電陶瓷材料的極化過(guò)程，總結(jié)了壓電陶瓷材料內(nèi)部的電偶極矩在極化過(guò)程中的受力和變化過(guò)程，從而在微電子學(xué)領(lǐng)域?qū)弘娞沾傻臉O

41、化進(jìn)行了分析；簡(jiǎn)要說(shuō)明了不同邊界條件下壓電材料的四種壓電方程，并根據(jù)壓電陶瓷材料的對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)，給出了壓電陶瓷的壓電方程；當(dāng)環(huán)境振動(dòng)頻率接近于壓電懸臂梁的固有振動(dòng)頻率時(shí)，其電壓和功率輸出最大，但只有在最優(yōu)負(fù)載電阻時(shí)輸出功率才能取得最大值。上述結(jié)果使我們對(duì)壓電振動(dòng)能量收集技術(shù)有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)和進(jìn)一步的分析研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（3）完成壓電振動(dòng)能量收集電路的設(shè)計(jì)并在面包板搭建完成，分析了壓電懸臂梁產(chǎn)生 的開(kāi)路電壓、總的電能以及負(fù)載功率的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)對(duì)器件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。4.2展望本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)壓電振動(dòng)能量收集中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行較為深度的研究，但還存在許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。為此

42、，下一步研究將從以下幾個(gè)方面展開(kāi)：（1）為獲得高的輸出電壓和收集多的能量，壓電材料的選擇尤為重要。由于采用壓電材料轉(zhuǎn)換能量時(shí)，壓電材料是能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，下一步可選擇具有高壓電系數(shù)、大機(jī)電耦合系數(shù)、低損耗的弛豫鐵電單晶或者陶瓷，以獲得更優(yōu)異的能量轉(zhuǎn)換性能。（2） 本文僅從仿真方面證明了SSHI電路對(duì)提高壓電振動(dòng)能量收集器能量轉(zhuǎn)換效率方面的功效，后續(xù)研究中可考慮從實(shí)驗(yàn)方面對(duì)此電路加以證明。SSHI電路在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于LC振蕩電路中斷開(kāi)開(kāi)關(guān)控制脈沖信號(hào)的產(chǎn)生，以及產(chǎn)生脈沖信號(hào)所需電能的來(lái)源。如果能利用壓電懸臂梁自身產(chǎn)生的電能來(lái)實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的控制，那將是一個(gè)很有挑戰(zhàn)意義的工作。（3）下一步應(yīng)全面

43、設(shè)計(jì)由壓電振動(dòng)能量收集器、功率調(diào)節(jié)電路、溫度傳感器和無(wú)線收發(fā)器組成的自供電式無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；并詳細(xì)對(duì)比分析帶充電模塊和不帶充電模塊的兩種功率調(diào)節(jié)電路的組成和它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)；著重設(shè)計(jì)并討論兩種類(lèi)型的功率調(diào)節(jié)電路，并實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析通過(guò)這兩種功率調(diào)節(jié)電路給無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)供電時(shí)，無(wú)線溫度信號(hào)的監(jiān)測(cè)和發(fā) 送過(guò)程以及供電電壓在時(shí)間歷程上的區(qū)別。 同時(shí)也要證明，功率調(diào)節(jié)電路對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)的工作起到極其關(guān)鍵的作用， 通過(guò)合理的功率調(diào)節(jié)電路， 以轉(zhuǎn)換環(huán)境振動(dòng)能量成電能的 壓電振動(dòng)能量收集器為電源的自供電式無(wú)線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。致謝本論文的研究和撰寫(xiě)是在導(dǎo)師王楠博士的直接指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下

44、完成的。從選題、查閱資料、開(kāi)題至論文的定稿審閱， 導(dǎo)師都付出了很多心血。 王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、 積極靈活 的處事方式、樂(lè)觀豁達(dá)的為人態(tài)度以及對(duì)事業(yè)孜孜不倦的追求精神永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣。在學(xué)習(xí)生活中，導(dǎo)師不僅在學(xué)習(xí)中處處嚴(yán)格要求， 而且在生活中也時(shí)時(shí)言傳身教， 這段時(shí)間是 我最忙碌最充實(shí)的階段， 從導(dǎo)師令人欽佩的人格魅力中學(xué)到了很多， 也成長(zhǎng)了很多，在此向 王老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。同時(shí)，感謝四年來(lái)陪我走過(guò)的同學(xué)們，大家給了我學(xué)習(xí)和生活上的很多關(guān)心和幫助，從大家身上也學(xué)習(xí)了很多。 曾經(jīng)互相學(xué)習(xí)、互相幫助，一起努力，共同成長(zhǎng)的時(shí)光將是我生命 中難忘而美好的回憶，再次祝福大家一切順利。最后

45、，感謝我的親人在我求學(xué)過(guò)程中給我的支持和鼓勵(lì)，為我解除了一切后顧之憂，使我能安心學(xué)習(xí)，他們是我不斷向前奮斗的源泉和動(dòng)力。參考文獻(xiàn)1 Romer K. And Mattern F. The design space of wireless sensor networks. IEEE Wireless Commu nicatio ns,2004,11(6):54-61.2 杜冬梅，何青，張志.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量收集技術(shù)分析J.微納電子技術(shù)，2007,No.362,No.363 (Z1): 430-433.3 Roundy SJ. Energy Scavenging for Wireless Sen

46、sor Nodes with a Focus on Vibration to Electricity Co nversio nM: Uni versity of California, Berkeley, 2003.4 Roundy S, Wright PK, Pister KSJ. Micro-electrostatic vibration-to-electricity convertersC. New Orlea ns, LA, Uni ted states: American Society of Mecha nical En gi neers, 2002: 487-496.5 Stordeur M, Stark