赵越芳， 何 剑， 丑修建

(中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室， 山西 太原 030051)

0 引 言

随着传感技术的发展， 能源供给在其中的作用越来越重要. 目前， 传感器微系统所需能源供给主要有两种方式： 刚性电池和能量采集器. 然而， 刚性电池因存在使用寿命短、 体积大、 易产生污染等问题， 限制了其进一步应用. 相比而言， 能量采集器可有效俘获环境中的振动能源并将其转换为电能， 被认为是解决上述问题的有效途径[1-2]. 目前， 已有许多提升能量采集器振动频率的结构设计. Ferrari等人设计了由3个不同固有频率的压电双晶片悬臂梁组成的多频压电转换器[3]， Sari等人设计了将35个不同谐振频率的振荡悬臂阵列连接的宽带电磁发生器[4]. 上述两种方法在较大频率和功率范围情况下， 难以有效地俘获振动能量. 因此， 人们提出增加线圈匝数的方法来进一步提高电磁式能量采集器的输出电压. 静电振动能量收集器加工制作工艺和MEMS工艺有很好的兼容性， 但是其输出阻抗大， 输出功率较低， 且需要外加电源， 结构比较复杂. 压电振动能量收集器具有较高的能量密度和较好的工艺兼容性， 但同时具有良好的力学特性和高压电系数的压电材料很难获得， 长期使用存在退极化现象， 而且集成相对较难. 与静电式和压电式相比， 电磁式能量采集器具有结构简单， 无需功能材料和外加电源， 输出电流较大， 易于采用微加工技术集成制作等优势， 且……