赵泽翔,王光庆,谭江平,崔素娟,武海强

(浙江工商大学信息与电子工程学院,杭州 310018)

双稳态压电振动能量采集器是一种将环境中振动能采集并转化成电能的非线性机电耦合器件,具有工作频带宽、转换效率高等优点,在无线传感器网络节点和微电子设备的供电系统中具有良好的应用前景[1-6]。

国、内外对双稳态压电振动能量采集器进行了大量研究,并取得了较丰富的研究成果。Minghui Y A[7]等人提出了双稳态L形梁结构,理论分析得到该系统的势能函数具有两个对称的稳定势阱。此外,当考虑重力势能时,势能函数则出现不对称的双势阱。李海涛[8]等人利用Melnikov方法建立了双稳态压电模型并分析了系统的同宿分岔和混沌等非线性动力学行为,研究结果表明Melnikov方法可为能量采集器的参数设计提供有效的理论依据。Sovan Sundar Dasgupta[9]等人利用Fokker-Planck-Kolmogorov方程,研究了高斯白噪声激发的非线性双稳态能量采集器的系统参数对振荡器的位移和速度的概率分布以及输出电压的均方的影响,结果表明振荡器的位移和速度的联合概率分布的最大峰值随着噪声强度值的增大减小。

尽管如此,双稳态压电振动能量采集器还有很多科学问题需要深入研究,如双稳态压电振动能量采集器的时-频域动力学响应特性对系统参数的敏感性问题,它是优化双稳态压电振动能量采集器结构以及提升其综合输出性能的关键因素。目前,针对双稳态压电振动能量采集器动力学响应特性的研究要么侧重于从时域角度去分析系统参数对其动力学特性的影响,要么侧重于从频域角度分析双稳态压电振动能量采集器在系统参数作用下的频率响应特性。……