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采用被动自适应悬臂梁实现频率自跟踪能量采集( Achieve frequency-self-tracking energy harvesting using a passively adaptive cantilever beam )
C Lan Z Chen G Hu Y Liao W Qin
周围环境中振动的频率变化频繁，这对能量的鲁棒收集提出了很大的挑战。为了保持对变频率振动的高效捕获，一个有效的方法是使能量捕获器能够自行跟踪激励频率。为了获得频率自跟踪(FST)能量采集器，一种有趣的系统，如被动自适应结构，近年来引起了人们的广泛关注。虽然基于对称结构设计的被动自适应系统已有相当多的报道，但非对称结构的被动自适应仍然是一个有待探索的问题。为此，本文研究了具有滑动质量的悬臂梁的动力学问题。实验结果表明，被动自适应行为发生在第二本征模，而不是基本本征模，这与现有文献报道的对称结构有本质区别。该系统可以自调整固有频率以匹配激励频率，在不需要外部人工干预的情况下获得较大的响应，显示出对变频振动进行高效能量收集的潜力。因此，这种新型的被动自适应行为被用于压电能量收集。通过引入压电换能器，实现了FST振动能量采集器(VEH)。由于FST-VEH的无源自适应能力，在较宽的频率范围内具有明显的能量收集性能，输出电压幅值提高了800%以上。总的来说，所提出的FST-VEH显示出在获取变频率振动能量方面取得重大突破的巨大潜力。
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