阜阳师范大学周晶晶获国家专利权
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龙图腾网获悉阜阳师范大学申请的专利一种阵列式压电悬臂梁宽频俘能装置的设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121168021B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511246631.6,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种阵列式压电悬臂梁宽频俘能装置的设计方法是由周晶晶;朱勇;武山;宋仁武;张磊;倪凯迪设计研发完成,并于2025-09-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种阵列式压电悬臂梁宽频俘能装置的设计方法在说明书摘要公布了:本发明提出了一种阵列式压电悬臂梁宽频俘能装置的设计方法,属于宽带微振动俘能技术领域;包括如下步骤:S1:在基座的长度延伸方向配置阵列式压电悬臂梁,阵列式压电悬臂梁包括间隔设置的若干悬臂梁结构;S2:获取若干悬臂梁结构的n阶固有频率fn;S3:建立若干悬臂梁结构的等效机械模型和等效电路模型,获得输出电压与基座速度关系的传递函数;根据固有频率fn估算若干悬臂梁结构的峰值开路电压Vpp;S4:计算若干悬臂梁结构同时工作时的阵列式压电悬臂梁的总输出电流和输出功率;S5:配置实验装置,对阵列式压电悬臂梁的宽频带能量收集性能进行验证。
本发明授权一种阵列式压电悬臂梁宽频俘能装置的设计方法在权利要求书中公布了:1.一种阵列式压电悬臂梁宽频俘能装置的设计方法,其特征在于,包括如下步骤: S1:在基座的长度延伸方向配置阵列式压电悬臂梁,阵列式压电悬臂梁包括间隔设置的若干悬臂梁结构; S2:获取若干悬臂梁结构的n阶固有频率fn; S3:建立若干悬臂梁结构的等效机械模型和等效电路模型,获得输出电压与基座速度关系的传递函数;根据固有频率fn估算若干悬臂梁结构的峰值开路电压Vpp; 步骤S3中所述的建立若干悬臂梁结构的等效机械模型,是通过定义悬臂梁结构的数量N,单个悬臂梁结构与弹性基底结合的等效质量、弹性基底的等效质量、单个悬臂梁结构的等效机械刚度和基座的等效机械刚度、若干悬臂梁结构和基座的等效阻尼、若干悬臂梁结构、弹性基底和基座的绝对位移、若干悬臂梁结构的输出电压、等效电容、机电阻耦合系数和等效电阻,引入耦合项后,根据牛顿第二定律和柯西霍夫第一定律推导得到的; 步骤S3中所述的等效电路模型,获得输出电压与基座速度关系的传递函数,是分别配置单个悬臂梁结构的等效电路模型,获得单个悬臂梁结构与基座的相对速度关系、负载电压信号与负载电流的关系式,给定单个悬臂梁结构与基座的相对速度的初值,通过拉普拉斯变换,得到频域下的输出电压与基座速度关系的传递函数;基于悬臂梁结构的固有频率fn获取单个悬臂梁结构的谐振频率,将谐振频率的复频率变量代入频域下的输出电压与基座速度关系的传递函数中,求得单个悬臂梁结构输出电压的频域响应,然后进行拉普拉斯逆变换得到单个悬臂梁结构的时域电压信号,获取时域电压信号的峰值放大两倍后作为峰值开路电压Vpp; S4:计算若干悬臂梁结构同时工作时的阵列式压电悬臂梁的总输出电流和输出功率; 步骤S4的内容为,分别得到单个悬臂梁结构单独工作时的负载的及输出电流,单个悬臂梁结构单独工作时的负载包括外部负载和非当前悬臂梁结构的等效内阻;单个悬臂梁结构单独工作时的输出电流是基于频域下的输出电压与基座速度关系的传递函数和单个悬臂梁结构单独工作时的负载得到的;根据叠加定理,当若干悬臂梁结构同时工作时阵列式压电悬臂梁的总输出电流,若干悬臂梁结构同时工作时阵列式压电悬臂梁的输出功率的表达式为: ; S5:配置实验装置,对阵列式压电悬臂梁的宽频带能量收集性能进行验证。
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