陈仁文， 徐栋霞， 任 龙， 夏桦康

(南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室，南京 210016)

平面弹簧式四永磁体结构动能采集器设计及性能测试

陈仁文， 徐栋霞， 任 龙， 夏桦康

(南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室，南京 210016)

根据振动学及电磁学理论，建立了采集器工作的物理模型，设计了一种平面弹簧式四永磁体结构振动能量采集装置，对拾振结构和换能结构进行了理论与仿真分析，讨论了采集器后续接口电路的整体设计方案，并对该电路进行了优化仿真，通过实验测试了该装置的性能，验证了其有效性和可靠性。实验结果表明，该采集装置接口电路输出电压可以在0.25 s内上升到9 V，此时，电压比较电路产生一个触发信号控制模拟开关导通，使设备正常工作，证明该采集器能可靠使用。

振动能量采集；动力学分析；电磁学分析；电路仿真；实验验证

随着微电子技术的不断发展，无线传感器等低功耗设备构成的无线传感网络在航空航天、生物医学、环境监测等诸多领域得到越来越广泛的应用。如何高效地为这些器件供电已经成为进一步推动该技术的关键。无线传感器大多散布在环境苛刻、人类难以接近的地方或被植入待测物体内部，从而对供电元件的体积、成本、可靠性、寿命都提出较高的综合性要求，传统的电池和电缆供电方式难以满足[1]。而振动能量作为一种新型环境能量，广泛存在于桥梁、飞机、汽车、建筑等各类环境中，对振动能量的收集利用有助于解决此类问题[2]。……