機(jī)械環(huán)境:諧振系統(tǒng)

   諧振采集器受到了各國研究人員的廣泛關(guān)注。精細(xì)的機(jī)械加工版本是最早期出現(xiàn)的商業(yè)器件,另一方面雖然微加工版本還不成熟,但其是一種提供成本效益生產(chǎn)的方法。它們的功率等級需要被提高,可靠性需要被提高。 OPA2228P大部分小型化的能量采集器(≈1cd)可提供數(shù)十到數(shù)百微瓦范圍的功率,諧振頻率通常為幾十或幾百赫茲。本章參考文獻(xiàn)對現(xiàn)有的慣性采集器的性能進(jìn)行了綜述。

   本節(jié)首先對慣性能量采集器的基本原理進(jìn)行闡述c然后,討論3個主要種類的電機(jī)械換能器,并針對已有器件進(jìn)行說明。最后,詳細(xì)闡述慣性采集器輸出功率的優(yōu)化方法c 普遍原理:諧振慣性振動采集器的普遍原理可以通過圖9.13給出的一個集總模型理解。機(jī)械諧振器由一個質(zhì)量塊倪代替,質(zhì)量塊被連接到一個剛度為屁的懸置元件上。寄生耗散被阻尼系數(shù)為Dv的阻尼器引進(jìn)。封裝受制于振動z(莎),由于慣性,質(zhì)量塊發(fā)生了相對平衡位置的位移,位移量為z(莎)。質(zhì)量塊m被連接到一個電機(jī)械換能器上,用于圖9將質(zhì)量塊攜帶的動能轉(zhuǎn)移到電力負(fù)載電路,之后能成為供電的應(yīng)用或者能量存 儲系統(tǒng)。

    在一個封裝好的參考框架內(nèi),控制系統(tǒng)動力學(xué)的微分方程可以表示,F是換能器產(chǎn)生的用來反作用質(zhì)量塊位移的力,采集的能量通過計算F的做功來獲得。

   采用一級近似,電機(jī)械傳感器和回路電流的聯(lián)系由黏滯阻尼器De代替,產(chǎn)生了一個與質(zhì)量塊的速度成正比的力。在電氣領(lǐng)域,黏滯阻尼器相當(dāng)于一個電阻器。采集的功率P相當(dāng)于在De耗散的功率。