叶俊杰 吕海峰† 马智宇 张文辉 余瀚海

(1 中北大学机械工程学院 太原 030051)

(2 北京市地铁运营有限公司运营一分公司 北京 100044)

0 引言

现有的无线传感网络以及微型电子设备以电池供电为主，电池寿命短，在某些场合下不易更换，产生的污染较为严重，因此能量的供给限制了相关技术的进一步发展，从环境中汲取能量的新型能获取方式具有重要意义。人类已对能源的收集技术进行了广泛的研究［1]。声能作为环境中一种普遍存在的能源，虽很少被利用［2]，但也逐渐引起了学者的广泛关注。魏娴等［3]提出了一种可集成的电磁式声能发电装置。Wang等［4]提出了一种使用亥姆霍兹谐振器和聚偏氟乙烯(PVDF)膜的新型可再生声能收集隔声板，它主要由亥姆霍兹共振器和压电悬臂梁构成，其压电悬臂梁固定方式采用胶粘。Liu等［5]提出了一种由周期排列的亥姆霍兹共振器组成的宽带声能收集结构，压电片布置在相邻两个亥姆霍兹腔体之间。Hee-Min［6]设计了一种专用于高速列车车厢内噪声收集的声能收集系统，在100 dB 声压级的噪声下，可以产生0.7 V 的电压，该装置体积较大，压电片的固定方式为胶粘。Yuan等［7]提出了一种多功能声学元结构来实现低频声音隔离和声能收集，该结构的主要材料采用金属，具有更强的耐久性，但其成本较高，质量较大。Rezaei等［8]研究了一种将非线性恢复力添加到压电悬臂梁上用来调整其固有频率的声能收集装置。Eghbali 等［9]提出了一种由声矩形管作为支撑的网格状谐振器，与普通谐振器相比声能收集效率提高了10.5倍。……