Page 50 - 《振动工程学报》2026年第3期
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650 振 动 工 程 学 报 第 39 卷
图 10 不同激励条件下三种压电振动能量采集器的位移波形图、相图和电压波形图
Fig. 10 Displacement waveform diagrams， phase diagrams and voltage waveform diagrams of three kinds of piezoelectric
vibration energy harvesters under different excitation conditions
图 11 轨道Ⅲ-型压电振动能量采集器的 H n ( q )变化图 图 12 轨道Ⅲ-型压电振动能量采集器的轨道变化
Fig. 11 Variation diagram of H n ( q ) of raceway type- Ⅲ Fig. 12 Raceway variation of raceway type- Ⅲ piezoelectric
piezoelectric vibration energy harvester vibration energy harvester
轨道充分接触的情况下，避免悬臂梁发生屈曲。经 P ave
NPD = （11）
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过多次仿真和试验验证，最终选取最优弹簧刚度为 V P × A × f
K h = 98 N/m。 式中，P ave、V p、A和f 分别为采集器的平均输出功率、
压电片体积、加速度和工作频率。
2. 4 性能比较研究
表 3 中记录了各压电振动能量采集器的性能。
本节将可编程非对称势能阱双稳态压电振动能 由 表 3 的 比 较 结 果 可 以 看 出 ，本 文 设 计 的 三 种 可
量采集器的性能与近年来其他类型的压电振动能量 编程势能阱轨道结构压电振动能量采集器具有相
采集器进行比较，采用归一化功率输出密度（NPD） 对 高 的 功 率 输 出 密 度 ，归 一 化 功 率 输 出密 度 分 别
作为衡量标准 ［21］ ： 达到 16.163、15.6 和 14.151 mW∙cm ∙g ∙Hz ，展现
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