球形涡激振动能量收集器

异频随机激励下功率提升61%

针对随机宽频振动环境,通过优化结构参数匹配涡激振动频率,使能量收集器在非共振条件下仍能高效俘获分布能量。

Wu, Liying · 翁顺 · 朱宏平 · Zuoqiang, Li · Zhang, Lanbin · 代胡亮

Sensors and Actuators, A: Physical 2026

参数信息

实验输出功率(优化后)
309.5 μW
实验功率提升幅度
61.1 %
数值预测输出功率提升
72.7 %
数值预测功率密度提升
241.9 %
计算时间缩短
63 %

技术优势

适应宽频随机激励

神经优化直接在频域确定能吸收宽频能量的结构频率范围,不必假设单一激励频率,使收集器在非共振、时变振动下仍能高效俘能。

设计效率显著提高

相比传统参数扫描,该方法学习激励谱、设计参数与输出功率之间的映射关系,优化计算时间减少63%,无需对每个离散方案重复计算。

实测功率大幅提升

优化样机在典型工况 fv=10 Hz、fb=10–20 Hz 下,实测输出功率从 192.1 μW 提升至 309.5 μW,增幅达 61.1%,验证了优化趋势的可行性。

功率密度提升更大

数值优化预测功率密度比原始配置提高 241.9%,意味着在相同体积下可输出更多功率,有利于微型化应用。

应用场景