电子产品世界

　　2.2 压电材料施力模式及电能计算

　　在实际使用压电材料时，通常采用如下两种施加力的方式：31模式和33模式。31模式表示坐标3方向施加应用，坐标1输出能量；33模式表示坐标3施加应用，坐标3输出能量，如图4所示。由于使用模式33时可以获得更大的输出功率，因此本设计采用33模式进行设计计算。

　　在外界压力作用下的压电材料产生的电荷和电压为：

　　将压电材料等效为一个电容，其储能公式是：

　　式中：d33为压电材料的压电常数；F为作用在压电材料表面的应力；Afp是作用力施加的区域；l,w和t分别是压电材料的长、宽和厚度；r为压电材料的相对介电常数；0为真空介电常数。

　　3 系统电路的设计

　　3.1 无线传感控制系统的设计

　　系统采用的方案是，将相邻的四片压电材料通过一个无线传感器进行实时监测，实现高效、迅速、灵敏且最大限度地收集压电材料所产生的电能。系统无线传感控制系统与电网监测系统的设计原理图如图5所示。

　　无线传感控制系统的工作原理：预先设定无线传感器的额定工作频率及转换的额定工作电压，只有相邻的压电应变片达到预设的工作频率，其应变才能被无线传感器检测到，其产生的电能才可以被无线RF传输电路传递给电网集成电路集中收集。