压电换能器及基于压电能量回收的智能无线传感网络节点

1.一种压电换能器，包括一端与外界结构连接的悬臂梁，悬臂梁另一端设有质量块，悬臂梁上贴设至少一个压电片，其特征在于，悬臂梁与外界结构连接的一端的厚度大于设有质量块的一端的厚度。
2.如权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，悬臂梁纵截面为等腰梯形，并且等腰梯形两边夹角为0.75-0.9度。
3.如权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，悬臂梁的上、下两面各贴设一个压电片。
4.一种基于压电能量回收的智能无线传感网络节点，其特征在于，包括能量回收单元、电阻应变传感器信号调理单元、无线收发和数据处理单元，其中，所述的能量回收单元包括压电换能器、接口电路、储能电容和电源管理模块，所述的压电换能器包括一端与外界结构连接的悬臂梁，悬臂梁另一端设有质量块，其中，悬臂梁与外界结构连接的一端的厚度大于另一端的厚度；所述的电阻应变传感器信号调理单元包括电阻应变传感器恒压电桥电路、电压放大及有源低通滤波器模块；所述的无线收发和数据处理单元包括低功耗无线收发器、用于处理数据和无线通讯控制的微处理器、数据存储器、输入/输出口、片内数模转换器和系统时钟，它们通过共享的内部总线相连接；系统时钟处理器向无线收发器和用于处理数据和无线通讯控制的微处理器发送时钟信号；能量回收单元向电阻应变传感器信号调理单元、无线收发和数据处理单元提供能量。
5.如权利要求4所述的基于压电能量回收的智能无线传感网络节点，其特征在于，所述的电阻应变传感器信号调理单元包括一个控制开关(S1)、惠更斯电桥电路、电压放大和低通滤波电路；电压放大和低通滤波电路由第一运算放大器(A1)和第二运算放大器(A2)组成；其中，控制开关(S1)一端与能量回收单元的输出端连接，另一端与惠更斯电桥电路的第一端连接；惠更斯电桥电路的第二端通过第一电阻(R1)与第一运算放大器(A1)的反向输入端连接，第四端与第一运算放大器(A1)的正向输入端连接，惠更斯电桥电路的第三端接地；第一运算放大器的(A1)的输出端通过第三电阻(R3)与第二运算放大器(A2)的正向输入端相连，第二运算放大器(A2)的反向输入端通过第四电阻(R4)与输出端连接，第二运算放大器(A2)的正向输入端通过第一电容(C1)接地，第二运算放大器(A2)的反向输入端通过第二电阻(R2)接地；第二运算放大器(A2)的输出信号与无线收发和数据处理单元的片内数模转换器的输入端连接。
6.如权利要求4所述的基于压电能量回收的智能无线传感网络节点，其特征在于，所述的能量回收单元中，电源管理模块包括一个低功耗的第五电压比较器(U5)、一个第三场效应管(Q3)、一个第六场效应管(Q6)、一个低功耗的直流-直流转换器(U3)，以及第七电阻(R7)、第八电阻(R8)和第九电阻(R9)，第八电阻(R8)一端与第五电压比较器(U5)的正向输入端连接，另一端与能量回收单元中的储能电容的正端连接；第九电阻(R9)一端与第五电压比较器(U5)的正向输入端连接，另一端接地；第五电压比较器(U5)的输出端与第六场效应管(Q6)的基极连接，第六场效应管(Q6)的发射极接地，第六场效应管(Q6)的集电极与第三场效应管(Q3)的基极连接，第三场效应管(Q3)的发射极与能量回收单元中的储能电容的正端连接；第三场效应管(Q3)的集电极能过电感(L1)与直流-直流转换器(U3)连接，直流-直流转换器(U3)输出端与电阻应变传感器信号调理单元、无线收发和数据处理单元连接向其供电。

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