外文翻译--悬臂梁压电的微功率的优化设计（译文）

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1、PDF外文：http:/ 中文 2500 字  出处： Zhang H F, Xie Q S, Qin C, et al. Optimal Design of Piezoelectric Cantilever for Micro PowerJ. 2006.   毕业设计 (论文 )有关外文翻译       院     系：     机械电子工程学院        专     业：      电子科学与技术  

2、;                   悬臂梁压电的微功率的优化设计                      张方海 1，    谢庆圣 1，    秦冲 2 ,    鲁才 3 (1.贵州大学，贵州现代制造技术重点实验室，贵阳， 550003，电子邮件：； 2.西北工业大学，西安 710072；3.沈阳化工学院。沈阳110142） &

3、nbsp; 摘  要： 基于微悬臂的力学和压电晶体的压电效应分析，一种新的压电悬臂梁设计结构的方法将获得最大电量。其几何参数的压电悬臂是根据在两个传送优化条件下与两个典型不同的的力。其最优解是，悬臂的长度和厚度是影响其性能的主要因素。至于材料特性，电荷量能够影响悬臂压电陶瓷的压电常数和机械模量。   关键词： 微悬臂 ； 锆钛 酸铅压电陶瓷（ PZT），微功率    1 引言       能源问题是现代产品的集成化，小型化，甚至微型化的瓶颈，已经得到了广泛的研究与关注，在尺寸，重量和续航能力的微功率电源方面得到的解决方案。微

4、压电悬臂梁发生器可以将振动能转化为电能。其具有在尺寸，重量和集成的优点。通过弹性变形结构的电力变换，周期性地改变发电机的力是必要的。这样就可以实现的流体动力学不稳定性，其干扰被一个称为冯卡门沃杰 1,2,3的的人消除。因此，我们在设计的悬臂式微型发电机时需设置其三个约束条件。而微型发电机和优化几何形状的压电悬臂将通 过静态的理论分析，得出结论。  2 悬臂梁压电发电机的原理      压电陶瓷片作为普通的半导体材料，在 MEMS 器件的设计中，有两个特点：一个是正压电效应，即材料一旦被进行机械变形将诱发电位移动；另一个是，使得逆压电效应的变形将发生时，其

5、材料具有电负载。因此，压电陶瓷在工程上具有广泛的应用。如图1 表示从具有外力的电压表可以看出，其主要是在机械，电气，电流信号之间进行能量转换。在国定外力的推动下，微悬臂上下移动将产生弯曲。在弯曲过程中，一侧被拉伸，而另外一侧被压缩，这些机械变形将导致其内部的压电陶瓷材料的电荷分离。 条状的电  极施加在悬臂表面并且收集电荷，最后输出的电力被输送到通过一定的整流电路的MEMS 器件或其他微器件。                            

6、;                      图 1 机械为电能的转换   3 悬臂式压电理论分析      从静态分析具有典型的两层悬臂压电悬臂的电功率，如图 2 所示。该层由 PZT 和硅组成。我们忽略电极层（金或铂）的影响，因为这些层太薄，基本上不影响分析结果。我们将推导方程来计算悬臂式与感应电荷理论值。从偏转功率和理论分析，其根据有两个不同的负载：             &nb

7、sp;      (1)  F=10 N；         (2)  q=10 N/m.                                                图 2 双层悬臂的一端夹住而其他的自由  3.1 压电层的充电量      如果悬臂的宽度是固定的，每个层的厚度也是相同的，我们得到地层的厚度和长度的方程 4。                     232331121221sssspppppppzttYzttYLzMYdQ         (1)                    ppsspsssp tYtYtttYz )(21