牟方晓，王 淇，刘景全

(上海交通大学 微米/纳米加工技术国家重点实验室，薄膜与微细技术教育部重点实验室，上海 200240)

0 引言

无线传感器微系统已成为物联网中最关键的部分之一，目前，无线传感器微系统主要由电池供电[1-2],但维护和更换这些分布式电池很难甚至无法实现，且废弃电池会造成环境污染。所以，取代常规电池的各种可再生能源是支持无线传感器网络的一般趋势，如火力发电、太阳能发电、风力发电和振动能量收集[3-5]。

振动能量采集器因无处不在的环境振动和全天候运行能力被广泛研究。将振动的机械能转换成电能常用的方法有电磁法[6]、静电法[7]和压电法[8]，其中，压电法能量采集器从结构和制造上更简单[9]。

典型的压电能量采集器包括基于单自由度的悬臂梁和质量块，其工作带宽通常很窄。此外，自然和工业环境(如河流/海洋和供水管道)中的液体流速通常处于极低水平(0～1 m /s)，在多数情况下会有一些波动，环境中真实振动频率通常在一定带宽范围内随时间变化[10]。

因此，当实际振动频率从其谐振频率移动时，压电能量采集器将变得无效，导致在实际应用中受到环境的限制, 为了解决这个问题，研究者们提出了各种方法来增加压电能量采集器的工作带宽。一系列具有不同谐振频率的多模态能量采集器已被报道。基于多自由度折叠悬臂结构的新颖方法已被提出并验证，以扩大压电能量采集器的工作带宽[11]，但研究主要为二自由度折叠式悬臂结构压电能量采集器[12]。……