1. 研究目的与意义（文献综述）

能量是物理学中描写一个系统或一个过程的一个量。一个系统的能量可以被定义为从一个零能量的状态转换为该系统现状的功的总和。一个系统到底有多少能量在物理中并不是一个确定的值，它随着对这个系统的描写而变换。人体在生命活动过程中，一切生命活动都需要能量，如物质代谢的合成反应、肌肉运动、腺体分泌等等。

图1.能量采集器的应用范围和能量传输路径

2. 研究的基本内容与方案

压电能量收集技术作为一种俘获环境振动能为低功耗电子设备供电的新型技术涉及多个学科和技术领域，发展前景广阔，是一个多学科综合性的科学与工程研究课题，主要包括材料， 器件设计，理论模型，电子电路和压电能量收集应用5个方面的研究基本内容。本文将主要研究器件设计，理论模型和电子电路部分，重点是关于电子电路的设计与仿真。也就是本文的目标是设计柔性压电能量采集器的结构，特别是控制输出电路的设计，并且建立压电能量采集器的有限元模型，利用有关电路仿真软件分析其输出性能。

准备采用的技术方案和措施为：

（1）结构建模阶段根据压电能量采集器的工作原理和结构形式，设计柔性压电能量采集器的结构，计算柔性压电能量采集器在交变应力下的输出电压公式，分析其供能特性。在此过程中，使用 matlab 进行数值计算和分析。（2）仿真分析阶段建立柔性能量采集器的有限元模型，并得到不同几何尺寸对结构响应特性和输出性能的影响，再利用有关电路仿真软件分析供能电路的结构参数对其性能的影响，并优化参数。

3. 研究计划与安排

第1-2周：检索并阅读柔性压电能量采集器相关文献，包括期刊和学位论文，并完成外文文献翻译工作，对于研究背景和研究现状有一个初步的认识，并且做简要的总结和提炼。

第3-6周：初步确定研究方向，完成开题报告，实现柔性压电能量采集器的结构设计，并完成其机电耦合模型的建模。

第6-11周：进行柔性压电能量采集器的有限元建模，设计其供能电路，并加以优化分析，利用Cadence分析供能电路的结构参数对其性能的影响。

第12-14周：对毕业设计进行总结并撰写论文，同时准备论文答辩工作。

毕业设计拟定目录

1.绪论

2.柔性压电能量采集器

3.电路设计与仿真研究

4.实验验证

4. 参考文献（12篇以上）

[1]许春东.材料与能量收集自助供电系统的研究[d]. 北京：中国科学院大学，2014.

[2] dagdeviren c, yang b d, su y, et al. conformal piezoelectric energy harvesting and storage from motions of the heart, lung, and diaphragm[j]. proceedings of the national academy of sciences, 2014,111(5):1927-1932. [3] yang b, yun k s. piezoelectric shell structures as wearable energy harvesters for effective power generation at low-frequency movement[j]. sensors and actuators a: physical, 2012, 188: 427-433.
［4］tabesh a ，frechette l g． a low-power stand-alone adaptive circuit for harvesting energy from a piezoelectric micropower generator［j］． ieee transactions on industrial electronics ，2010 ，57 ( 3) : 840 － 849 ．

[5]朱莉娅，陈仁文. 压电多方向振动能量收集结构及其充电控制方法研究[d].南京：南京航空航天大学研究生院航空宇航学院,2012.