功率放大器在悬臂梁式压电俘能器研究中的应用

实验名称：压电陶瓷疲劳结构实验分析

研究方向：随着科技的不断发展，能量的获取越来越广阔。从环境振动中直接俘获能量的压电俘能器成为近年来研究的热点。本研究是通过分析压电俘能单元的输出特性与结构参数的理论关系，从压电陶瓷层的厚度和悬营梁的表面形状两个方面对压电俘能单元的结构进行了结构优化设计。再从压电材料疲劳角度，分析压电陶瓷的疲劳与压电俘能单元的振幅之间的理论关系，进一步对压电俘能单元结构的可靠性进行了优化设计。以提高压电俘能单元的效率。

实验目的：从压电陶瓷的电疲劳来分析压电俘能单元的结构设计，通过实验结合仿真数据和理论数据对压电陶瓷电疲劳影响进行验证和分析。

测试设备：信号发生器、ATA-3040B功率放大器、信号分析仪、示波器、压电俘能器、激振台等。

实验过程：通过试验测得压电俘能单元分别在加速度幅值为2m/s、4m/s、6m/s时的固有频率随循环加载次数的关系曲线，来分析加速度幅值对压电俘能单元固有频率的影响。俘能单元的材料参数如表3.5所示，结构尺寸如表3.6所示。

实验结果：

从图3.19可以看出，当激振加速度为2m/s*s时，俘能单元的固有频率几乎没有变化;而当激振加速度为4m/s*s时，俘能单元的固有评论随激振时间而减小，并且当激振加速度为6m/s*s时，固有频率的减小速度更快。通过计算，加速度为2m/s*s时的振幅与外加电场为1.5E,时的振幅等效，加速度为4m/s*s,的等效电场为1.55E，加速度为6m/s的等效电场为1.6E。

功率放大器推荐：ATA-3040C

图：ATA-3040C功率放大器指标参数

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