陈 春， 高 雪， 滕汉东

(1. 国家石油天然气管网集团有限公司华东分公司，扬州 225002; 2. 南京航空航天大学 航空学院，南京 210016)

在航空、航天及石油化工生产应用领域，能量采集技术是一种非常有前途的清洁能源技术，它是指使用环境能量向小型和移动的电气或电子设备提供电[1-2]。通常情况下，这些设备都是依靠传统能源来提供能量，如镍氢电池、锂聚合物电池。但是，传统电池存在的缺点在于：一是相对于微型传感器其体积仍然较大，限制了微传感器的进一步小型化；二是供能寿命有限，使用一段时间后要更换或者充电。对于放置在恶劣环境或者埋于结构内部的无线传感器而言，这是个很严重的制约条件。而振动能是环境中最普通的一种能源，以不同的形式、强度和频率广泛存在于航空、航天、船舶、石油化工、车辆等工程领域，而且其能量等级仅次于光能。因此，振动能量采集器已成为可自我维持电源研究中的一大热点，在航空航天等领域中具有较为广泛的应用价值与前景[3-4]。但由于振动能量采集器件的采集效率取决于振动幅值及共振频率两个要素，目前振动能量采集装置在100 Hz以上频率具有较好表现。然而，环境中的振动能以低频为主，如人体运动(1～10 Hz)，车辆和机械设备(10～100 Hz)[5-6]。当前，在低频振动环境，振动能量采集装置主要存在的问题是：①输出功率和功率密度不高，这主要是因为输出功率与振幅立方成正比，而低频共振时的振幅较大也进一步加剧了功率密度的降低；……