[发明专利]一种实现宽频响应的二自由度压电振子的设计方法

摘要

本发明公开了一种实现宽频响应的二自由度压电振子的设计方法，包括以下步骤：步骤1：以预期频带的上下限分别作为两个单自由度悬臂梁的固有频率初值，确定两个单自由度悬臂梁的弹性系数k1、k2以及两个单自由度悬臂梁压电振子的质量m1、m2；步骤2：根据对二自由度振子的一阶和二阶谐振频率的预期比值确定连接弹簧的弹性系数k3的初值；步骤3：基于上述参数，建立二自由度压电振子的有限元模型，在频带和结构尺寸及材料特性的共同约束下，以输出功率最大为目标，调整振子的压电层厚、悬臂梁厚、质量块大小和连接弹簧的弹性系数这4种参数。本方法能在保持高效率能量转换的前提下，实现二自由度压电振子的宽频响应。

主权项

一种实现宽频响应的二自由度压电振子的设计方法，其特征在于，该二自由度压电振子包括两个单自由度悬臂梁压电振子，两个单自由度悬臂梁压电振子上下平行且固定于同一基座，每一个单自由度悬臂梁压电振子的自由端设有一个质量块，用弹簧连接两个质量块，实现2个单自由度悬臂梁压电振子的耦合，所述的设计方法包括以下步骤：步骤1：以预期频带的上下限分别作为两个单自由度悬臂梁的固有频率初值，确定两个单自由度悬臂梁的弹性系数k1、k2以及两个单自由度悬臂梁压电振子的质量m1、m2；步骤2：根据对二自由度振子的一阶和二阶谐振频率的预期比值确定连接弹簧的弹性系数k3的初值；步骤3：基于上述参数，建立二自由度压电振子的有限元模型，在频带和结构尺寸及材料特性的共同约束下，以输出功率最大为目标，调整振子的压电层厚、悬臂梁厚、质量块大小和连接弹簧的弹性系数这4种参数。