窄带随机激励下三稳态压电俘能器的动力学特性与实验研究
聂欣, 张婷婷, 靳艳飞
摘要：本文研究了窄带随机激励下三稳态压电俘能器的动力学输出特性。首先，建立了非线性三稳态压电俘能器的分布参数型机电耦合运动方程，并基于多尺度法推导得到系统运动方程响应的解析解以及一阶、二阶稳态矩的表达式。其次，分析了磁铁间距、噪声强度和激励幅值等参数对系统稳态响应的影响。研究结果表明在一定参数范围内，随着噪声强度的增加，压电振动俘能器会经历阱内振动、阱间振动甚至大轨道周期运动，以表现出单稳态、双稳态和三稳态特性；改变磁铁水平间距和竖直间距构造三稳态压电俘能器，其振动幅值和采集电压相较于双稳态明显提高。最后，通过实验比较了压电俘能器在不同位形时的采集性能，结果表明了三稳态压电俘能器的优越性，为窄带随机激励下的非线性振动俘能器的设计提供一定的理论依据。
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