案例14 功率放大器在压电振动能量收集器建模中的应用实 验 名 称 ： 垂 向 动 磁 式 压 电 振 动 能 量 收 集 器 建 模 及 实 验 研 究研 究 方 向 ： 为 了 改 善 单 悬 臂 梁 压 电 能 量 收 集 器 的 性 能实 验 内 容 ：为 了 改 善 单 悬 臂 梁 压 电 能 量 收 集 器 的 性 能 ， 设 计 了 一 种 垂 向 动 磁 式 压 电 振 动 能 量 收 集 结 构 。 针对 该 结 构 建 立 了 集 总 参 数 压 电 耦 合 模 型 并 进 行 数 值 仿 真 ， 同 时 搭 建 实 验 平 台 对 结 构 性 能 进 行 评 价 。测 试 设 备 ：示 波 器 、 能 量 收 集 电 路 、 信 号 发 生 器 、 ATA-3080功 率 放 大 器 、 电 磁 激 振 器 、 加 速 度 计 等实 验 过 程 ：
实 验 平 台 的 激 励 部 分 是 由 函 数 发 生 器 、 功 率 放 大 器 和 电 磁 激 振 器 组 成 ， 实 验 中 通 过 函 数 发 生 器调 节 频 率 进 行 向 上 扫 频 测 试 。 测 量 部 分 由 加 速 度 测 量 及 能 量 测 量 功 能 组 成 ， 加 速 度 测 量 由 加 速 度 计及 附 加 的 信 号 调 理 器 完 成 ， 加 速 度 计 固 定 在 亚 克 力 底 座 上 ， 以 对 激 励 的 加 速 度 进 行 标 定 与 测 量 。
压 电 材 料 通 过 导 线 与 能 量 收 集 电 路 连 接 ， 电 路 中 加 入 电 阻 作 为 负 载 ， 以 方 便 对 能 量 收 集 装 置 的性 能 进 行 测 试 。 负 载 两 端 及 IEPE加 速 度 传 感 器 的 输 出 均 直 接 接 入 示 波 器 ， 直 接 记 录 系 统 输 出 电 压及 加 速 度 情 况 。
实 验 结 果 ：(1)低 频 排 斥 与 咼 频 吸 引 模 式 呈 现 咼 峰 宽 频 带 特 性 ， 高 频 排 斥 与 低 频 吸 引 呈 现 了 双 峰 值 特 性 ，低 频 排 斥 模 式 更 易 于 应 用 。
不 同 负 载 下 的 电 压 和 功 率 曲 线（ 2） 集 总 参 数 模 型 在 可 接 受 误 差 范 围 以 内 可 以 有 效 预 测 结 构 性 质 ， 幅 值 的 预 测 误 差 小 于 7%,可以 用 于 VMM-PVEH的 设 计 与 参 数 优 化 。
（ 3） 在 不 同 的 磁 感 应 强 度 下 均 存 在 最 优 的 磁 铁 距 离 值 ， 随 着 磁 感 应 强 度 的 增 大 ， 最 优 距 离 值 变大 ， 各 最 优 值 下 的 峰 值 近 似 。
（ 4） 在 本 文 所 述 的 最 优 化 参 数 条 件 下 ,系 统 峰 值 功 率 可 提 高 42.7%， 带 宽 可 提 高 40.6%。
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