风致及振动环境下压电俘能器的设计与研究

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15 m/s的风速下，输出电压为2.56 V。