双稳态压电振动能量采集器

低频宽带高效采集

利用重力与弹性关节实现摆杆双稳态，在低频宽频带产生大幅摆动，显著提升压电输出。

Liu, Chaoran · 张威 · 于开平 · Liao, Baopeng · Rui, Zhao · Tao, Liu

Archives of Civil and Mechanical Engineering 2023

参数信息

峰值功率

3.558 mW

归一化功率密度

19.52 mW/(g²·cm³)

技术优势

结构紧凑简单

采用倒置压电悬臂梁与摆杆弹性耦合，避免了以往双稳态采集器结构的笨重复杂。

低频宽带有效

阱间大幅摆动发生在很宽的低频区域，测试中2 Hz至12.6 Hz内高效收集能量。

输出功率高

原型在宽频带内峰值功率达3.558 mW，归一化功率密度为19.52 mW/(g²·cm³)。

应用场景

• 无线传感器节点自供电：在2–12.6 Hz环境振动下直接为无线传感节点供电，替代电池。
• 结构健康监测：利用桥梁等结构的低频振动发电，驱动长期监测节点。
• 工业设备振动能量回收：回收工业设备2–12.6 Hz振动能量，实现自供电或辅助供电。