挠曲电悬臂结构的功率频率响应及频移分析

摘要

挠曲电效应因其对尺度的敏感性,在微纳尺度的传感器和能量收集器方面具有广阔的应用前景。该文基于挠曲电悬臂梁构建振动能量收集器理论模型,应用Hamilton原理,建立挠曲电悬臂梁结构的控制方程,借助模态分析获得挠曲电悬臂结构的功率频率响应。讨论了结构尺寸、末端质量块、负载阻抗和挠曲电系数等对挠曲电梁谐振频率和频率移动的影响。结果表明,适度增加挠曲电悬臂梁末端质量块的质量有利于提高能量收集器输出功率。当挠曲电悬臂梁能量收集器的负载阻抗接近其自身阻抗时输出功率最大,负载阻抗与结构谐振频率形成负反馈调节,在一定范围内谐振频率随负载增加而增加,并最终趋于频移极值。