黄　斌，魏　亚，路凯冀,汪林兵

(1.交通运输部公路科学研究院，北京　100088；2.清华大学　土木水利学院，北京　100084；3.北京科技大学　国家材料服役安全科学中心，北京　100083)



堆栈式压电换能器在路面振动环境中的输出效能研究

黄斌1,2，魏亚2，路凯冀1,汪林兵3

(1.交通运输部公路科学研究院，北京100088；2.清华大学土木水利学院，北京100084；3.北京科技大学国家材料服役安全科学中心，北京100083)

为探究堆栈式压电换能器在路面振动环境中的输出效能及影响因素，采用试验机模拟接近路面环境下的振动加载测试，测试了堆栈式压电换能器在不同内部连接方式、不同载荷及加载频率下的输出情况，并进一步测试了柔性封装的并联堆栈式换能器的输出损失情况。结果表明，相同外部载荷下，并联连接的换能器输出电能较串联连接的高；在测试的范围内，外部作用载荷越大、频率越高，换能器输出的电能越大；采用有机硅橡胶作柔性封装的换能器，电能输出损失不大；在路面结构中可通过增加换能器顶部载荷作用面积以增大换能器内部应力的方法，提高换能器的电能输出。

道路工程；堆栈式压电换能器；试验研究；能量收集；路面振动

0　引言

随着经济的发展，我国的公路建设方兴未艾。截至2014年，我国仅高速公路总里程就已超过11万km，这些公路平均每天承受着数以万次的车辆轴载作用，由这些轴载作用产生的巨大的振动能量最终都会以热能形式耗散在环境中。利用压电材料的压电效应将路面上轴载作用产生的振动能量转化为电能并收集存储，可广泛应用在道路交通照明、交通指示标识、可变交通情报板、路面传感器等领域[1]，为交通附属设施供电，是一种理想的可再生能源收集方法。……