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微纳机电系统、无线通讯等技术的飞速发展,使得无线传感器网络应运而生,并在环境监测、灾害预警、军事侦察等领域展现出重要的应用价值。然而,无线传感网络节点目前多采用电池供电,大量使用会造成严重的环境污染,电池充电和更换也会增加巨额的维护成本,成为阻碍无线传感网络技术推广应用的关键因素。随着低功率传感、处理、通讯器件的发展,回收环境中的微弱能量为传感器节点供电成为可能,自供电无线传感系统成为科学研究和工程应用的热点。风能是一种在自然界中广泛存在的清洁可再生能源,研制高效的风能回收装置为特殊环境下的无线传感网络节点供电,具有广阔的应用前景。为了有效地提高风能回收的效率,本文提出一种基于弛振效应的高效压电风能回收装置,主要完成以下研究工作:(1)总结风致振动能量回收的基本原理和压电悬臂梁结构的优化措施,建立基于弛振效应的L型压电悬臂梁风能回收的理论基础。(2)对直梁和L型悬臂梁风能回收结构进行模态和流固耦合仿真,对比分析两个装置的谐振形态、固有频率和流固耦合特性。对标准回收电路进行仿真,分析电路参数对回收特性的影响规律。(3)制作直梁和L型压电悬臂梁风能回收装置样机,搭建模拟风能回收的实验测试平台,利用直梁测试弛振效应的工作特性,对比测试L型压电悬臂梁的风能回收特性以及回收电路电学参量对性能的影响。(4)实验结果证实:迎风角度对起振风速、输出电压有重要的影响;适宜的L型压电悬臂梁的主副梁长度比例可获得低的起振风速和宽的风速范围;L型悬臂梁结构相比直梁结构有更好的风能回收性能。L型悬臂梁尺寸为(50+45)mm×20mm×0.3mm的风能回收装置,在风速为6m/s、外接0.50MΩ最优负载时,输出功率达到1.3mW,相比直梁提高了一倍,在标准压电能量回收电路下,输出功率可达0.9mW。综上所述,本文设计的基于弛振效应的高效风能回收装置风能转化性能优良,可应用于风能丰富的特殊场合为低功耗的传感器网络节点供电。