振动能是自然环境中广泛存在的一种能量,振动式微型发电机可将其提取并转换为可直接使用的能源。其中,压电式微型发电机因其无需外界电源、较高的机电耦合特性和功率密度,而备受关注。　　 压电能量回收装置大多采用压电悬臂梁结构作为换能元件。传统的压电能量回收系统主要有两点不足:　　 (1)对于普遍采用的压电悬臂梁结构,悬臂梁端部附近部位的应变比根部附近部位的应变小很多,整个悬臂梁通常只有一半得到充分的利用来发电;　　 (2)由于压电材料本身是一种脆性材料,长期工作在循环交变的多物理场作用下,如果用于发电还要工作在固有频率附近,容易出现剩余极化强度减小、微裂纹、分层或断裂等情况,从而导致整个能量回收系统的疲劳失效。　　 压电悬臂梁结构具有构造简单,加工方便等优势,其结构尺寸、材料特性、加工工艺是影响能量采集装置的适用条件和输出功率的重要因素。本文从理论分析,有限元仿真,实验研究三个角度对传统的压电悬臂梁和等强度压电悬臂梁的发电能力进行了研究,建立了两种悬臂梁发电的数学模型,进而得出梁的结构参数和基底材料特性对其发电能力的影响。针对以上所提到的问题,结合本课题组的实际情况,展开以下研究:　　 (1)以矩形悬臂梁压电振子为研究对象,深入分析压电振子发电的数学模型,从输出电压幅值和功率能级两个方面对比几何参数对悬臂梁发电性能研究;　　 (2)采用有限元软件建立等强度压电悬臂梁的有限元模型,并对其进行静力学和模态分析,从而验证数学模型的正确性并获得等强度压电悬臂梁的固有频率随尺寸的变化规律,为压电振子优化设计奠定基础;　　 (3)利用激振器及压电能量回收外接电路芯片构建悬臂梁压电能量回收研究实验台,通过实验对比等强度压电梁与普通矩形压电梁在幅频特性、能量输出特性等方面的差别。