风致及振动环境下压电俘能器的设计与研究
Journal of Ordnance Equipment Engineering（2023）
Abstract
针对子弹药的自供能问题,设计了一种风致及振动环境下的压电俘能器,对子弹药平时和战时的自俘能技术进行了研究.基于压电效应方程和集总参数法对压电俘能器进行理论模型分析,得到了振动环境和风致环境下输出电压的理论值.制作了实验样机,分别测试了压电俘能单元的振动特性和在风致环境下的输出性能,对比理论值,验证了理论模型的有效性.同时,探究了振动频率、风速和扇叶角度对于压电俘能单元输出性能的影响.实验结果表明压电俘能结构的谐振频率为43 Hz,最佳负载为 170 kΩ.当扇叶角度为 30°时,压电俘能器的输出性能最佳,发生谐振时输出电压峰值可以达到22 V,最大输出功率为1.38 mW,在15m/s的风速下,输出电压为2.56 V.
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submunition,wind induced environment,vibration environment,piezoelectric energy harvester,output performance
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