师 阳，李 妮，李 勇，杨 勇

（1. 西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安710071；2. 西安电子科技大学应用力学研究中心，陕西西安710071）

引 言

近年来，从振动、太阳能、风能、热能、磁能等环境中俘获能量已经成为一种低功耗电子设备自主供电技术[1]。其中，振动和磁场在自然界中普遍存在，比如汽车通过路面和桥梁时产生的振动，机载雷达因桨叶旋转产生的振动[2]，大多数无线传感器网络、家用电器、电力传输电缆等附近存在的低频磁场。基于压电效应[3]或磁–力–电耦合效应，可将机械振动能或磁能转换为电能。

线性压电悬臂梁因其结构简单、输出能量密度高、易于实现微型化而被广泛应用于能量俘获器的设计。文献[4]提出并制备了共质量块的悬臂梁阵列压电振动能量收集器结构，并对其进行了优化设计；文献[5]提出分段式压电悬臂梁俘能器，提高了输出电压幅值。为了同时收集多方向的振动能，文献[6]提出了蒲公英型多方向压电振动能量采集器，能够有效采集空间环境中各个方向的机械振动能；文献[7–8]对多方向微压电俘能器进行改进，给出了振动能量收集装置输出电压与各因素之间的关系，使其结构具有可更换性。文献[9]提出一种U型三向压电能量采集装置，可从3个正交方向采集振动能量。以上研究通过结构优化设计提高了俘能效率，但所采用结构仅限于收集振动能量，且共振频带较窄。实际应用中，只有当外载频率接近结构固有频率，才能引发机械共振，进而产生显著的转换效率。……