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     為緩解現(xiàn)代社會(huì)對傳統(tǒng)不可再生能源的依賴，我們于2013年4月申請了“保定市科技攻關(guān)計(jì)劃”項(xiàng)目---零電源需求的綠色環(huán)保微型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究(13ZG020)，進(jìn)行新能源課題的研究與攻關(guān)。以往國內(nèi)外專家對壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作性能研究中，在體系構(gòu)建等研究方面存在不足之處。因此， 本項(xiàng)目在材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)研究的基礎(chǔ)上，提出了詳細(xì)的零電源需求的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系及工作流程，彌補(bǔ)了國內(nèi)外同類課題研究的空白。 受環(huán)境激勵(lì)，壓電材料發(fā)生正壓電效應(yīng)，產(chǎn)生的電能可供能（或間歇供能）于無線傳感器節(jié)點(diǎn)，基于此機(jī)理， 本項(xiàng)目開展壓電式振動(dòng)發(fā)電機(jī)及零電源需求的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究。研究成果主要包括： 1.在相同激勵(lì)環(huán)境下，研究了結(jié)構(gòu)、材料參數(shù)對壓電發(fā)電機(jī)發(fā)電性能的影響。結(jié)果表明，厚度比小的雙壓電片串聯(lián)型式發(fā)電機(jī)輸出開路電壓較高，壓電材料應(yīng)優(yōu)先選擇PZT-4、PZT-5A和PZT-5H，基板材料選用不銹鋼和鎳合金。 2. 分析對比了相同材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)的單壓電片和雙壓電片型式發(fā)電機(jī)的開路電壓、固有頻率和輸出功率。結(jié)果表明，雙壓電片型式發(fā)電機(jī)的固有頻率低于單壓電片型式；雙壓電片串聯(lián)型式發(fā)電機(jī)的輸出電壓最大，雙壓電片并聯(lián)型式發(fā)電機(jī)輸出電壓為雙壓電片串聯(lián)型式的一半，但兩者輸出功率相近且略高于單壓電片型式發(fā)電機(jī)。 3.提出零電源需求的無線傳感器節(jié)點(diǎn)方案，采用壓電式振動(dòng)發(fā)電機(jī)、能量管理芯片3588-1和無線微處理器集成芯片Si1000構(gòu)建無線傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)監(jiān)測與能量收集的協(xié)同工作。通過分析得出，振動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出電壓20V，輸出電流25μA，最大輸出功率約為5mW。采用間隔5-6min發(fā)射的間歇收發(fā)方式，設(shè)計(jì)的振動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出功率要大于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的加速度計(jì)、微處理器和無線通信模塊的功率，因此能夠滿足節(jié)點(diǎn)的工作需求。