惯质增强压电集能器

低频俘能功率倍增

引入惯质显著拓宽有效频带，在低频振动下输出功率成倍提升。

Qiyuan, Zhu · 向宏军

Mechanical Systems and Signal Processing 2026

参数信息

强耦合阈值降低幅度

45 %

谐振频率降低幅度

44 %

输出功率提升

902 %

技术优势

降低强耦合要求

引入惯质后，系统达到强耦合所需的压电耦合系数降低约45%，使常规压电材料也能进入高效能量转换区。

功率提升十倍

在谐波激励下，串联构型（IS-PEH）的输出功率随惯质质量比呈二次增长，最大提升902%。

频带拓宽更易共振

惯质的引入使谐振频率降低超过44%，让集能器更易匹配低频振动环境。

双峰等功率输出

当系统超过临界耦合强度时，可在两个不同谐振频率处获得相等的功率输出，拓宽有效工作频带。

应用场景

• 桥梁振动监测传感器：将桥梁振动直接转为电能，省去布线。
• 自供能无线传感节点：从环境振动取电，免更换电池。
• 结构健康监测设备：为长期监测提供持续电力。
• 低频环境能量收集器：显著降低谐振频率，匹配低频环境。