多稳态压电振动能量采集器

势阱数与坐标可编程

不增加结构复杂度即可定制五稳态悬臂梁，低频小激励下更快跨阱、宽带采集。

饶柱石 · 邹冬林

Sensors 2026

参数信息

激发加速度

0.1 g

五稳态跨阱激发加速度

0.2 g

三稳态跨阱激发加速度

0.4 g

技术优势

势阱数随需而定

通过非线性力定制，可以指定任意数量的稳定平衡点，文章给出了三稳态和五稳态两种实例。

势阱位置可编程

平衡点坐标同样可任意设定，不必受限于对称或固定间隔布局，为匹配实际激励频谱提供灵活性。

0.2 g 即跨阱

五稳态样机在 0.2 g 激励下就克服了最大势垒实现阱间振荡，而三稳态仍被限制在阱内，说明多稳态设计降低了对激励强度的要求。

跨阱展宽带宽

阱间振荡带来硬化非线性，工作带宽显著展宽；0.4 g 下五稳态比三稳态带宽更宽且起振频率更低。

应用场景

• 低频振动能量采集：在低频小激励下实现宽带采集，适合桥梁、机械等微弱振动环境。
• 自供能无线传感节点：为无线传感器提供免维护电源，替换电池，适用于难以更换电池的场景。
• 可穿戴设备供能：从人体运动等微小振动中取能，为可穿戴电子持续供电。
• 环境微能量回收：回收环境中广泛存在的微弱振动能，提高整体能量利用效率。
• 电池管理与集成供能：作为辅助电源为电池管理系统提供涓流充电，延长系统待机时间。