方 超，胡永明，任 博，梁 柱，许春东，顾豪爽，罗豪甦

（1.湖北大学物理与电子科学学院，湖北武汉430062；2.中国科学院上海硅酸盐研究所，上海201800）

基于悬臂梁结构的压电能量收集器的机电转化效率分析

方 超1，胡永明1，任 博2，梁 柱2，许春东2，顾豪爽1，罗豪甦2

（1.湖北大学物理与电子科学学院，湖北武汉430062；2.中国科学院上海硅酸盐研究所，上海201800）

分析钢球和压电悬臂梁之间的碰撞过程，通过压电振子等效电路模型计算与实验数据分析，研究基于PMNT与PZT两种不同材料的悬臂梁压电能量收集器的输入机械冲击能量和输出电能之间的关系，分析各自机电转换效率受机电耦合系数的影响规律，采用钢球下落撞击悬臂梁结构压电振子的方式实现机械能到电能的转换.

能量收集；压电振子；悬臂梁；转换效率

0 引言

近年来，随着微细机械加工技术、微机械电子（MEMS）技术以及无线通讯技术的不断发展，无线传感器以及各种可植入微型传感器快速进入到集成化、微型化和低功耗的时代［1-3］.这些低功耗器件采用传统化学电池供电，由于体积大、寿命短、存储能量有限及更换困难等不利因素，越来越难以满足微功率电子产品的供能需求.为了满足微功率电子产品、无线传感网络、埋植监测系统以及微小型仿生系统等的供电需求，同时避免大量废弃电池污染环境并解决微电子领域电源更换困难的问题，从环境中收集能量并转换为电能加以利用的能量收集技术已成为国内……