摘要
利用波长1 064 nm光纤激光加工设备,制备了不同有效长度压电悬臂梁锆钛酸铅(PZT)压电振动能量采集器.研究了该PZT-Cu压电悬臂梁能量采集器的应力分布以及频率-电压关系,探讨了不同PZT布置长度对能量采集器的谐振频率、输出电压、最优负载以及归一化能量密度的影响.仿真分析结果显示,压电材料的宽度、压电层厚度以及悬臂梁总长均会对能量转换效率产生影响.因此进一步改进压电悬臂梁微压电能量采集器的结构设计,从而提高能量转化效率,并进行了实验验证.实验结果表明,PZT沿径向布置长度约为7 mm(即PZT布置长度/悬臂梁总长=7/32)时,该压电能量采集器能量转化效率最优,与仿真结论基本吻合.研究结果为压电能量采集器的结构优化提供了一种可靠的方案.
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