采用压电材料的振动能量采集开题报告

1. 研究目的与意义

能源的消耗日益增多，各国的科技工作者一直都在努力的寻找和开发新能源来解决现在我们所面对的能源缺乏问题，以及在使用传统能源时存在的问题，而能量收集技术就是这样一门针对当今能源问题而兴起的热门技术，它将环境中可用的而没被利用的能源转化和存储起来作为可用的电能使用。

主要采集环境无处不在的低频微小振动能量，给无线传感器节点供电，实现在一些特殊场合节点的无电池自供电和长寿命。为此，对压电浮能器、能量采集接口电路、能量存储电路和控制电路四个部分进行了深入的研究，力求设计出一种高效、简单、微型、超低功能，能在实际环境中使用的自供电无线传感节点系统，方便一些特殊场合的数据检测和实际应用。

2. 国内外研究现状分析

近年来，高集成化，低功耗电子元件和无线电射频技术的使用，为压电能量采集技术的应用提供了前提，另一方面，随着材料科学和制造技术的发展，高性能，高机电转换效率的压电材料不断出现。

压电能量采集技术是一个新的研究领域，目前，有关这方面的研究在美国、法国、荷兰等国家相继开始。在这一研究领域，国外已有很多著名大学学者和公司开展了研究。

参考文献

3. 研究的基本内容与计划

压电材料的选择对能量采集系统的性能有着重要影响。到目前为止，大量的压电材料已经被研制出来了，压电陶瓷是一种具有压电效应的多晶体，pzt（压电锆钛酸铅固溶plumbum(lead)zirconatetitanate）材料是目前被广泛应用的一种压电陶瓷。pzt具有很高的压电特性，通过控制它的化学性质和加工方法，可将它应用于不同的场合，还能用于对振动和噪声的主动控制。压电材料作为智能材料的一个大派系，在振动控制中显示的作用日益增大。过去的研究，多是通过压电材料改变物体机构的固有频率。但是压电材料得到的电能也足以满足微功率电子器件的应用，压电能量的获取是通过压电效应把机械能转换为电能。当前所研制的压电式振动发电机可以从结构上分为三大类：夹心式、薄膜式、悬臂梁式。但悬臂梁式振动发电机的结构更为简单、应用更为广泛。本课题将悬臂梁式振动发电机作为主要研究对象。

12周： 了解研究的背景和意义；

36周： 了解能量采集技术研究现状；

4. 研究创新点

在实验性能研究过程中，采用的是较经济实惠的压电陶瓷。

随着科技发展，应该降低新型压电单晶的成本，使用性能参数较好的新型压电单晶可以更好的进行能量采集。