مدلسازی برداشت انرژی الکتریکی با استفاده از مواد پیزوالکتریک تحت تحریک اتفاقی از پایه

بسیاری از تجهیزات برداشت کننده ی انرژی از اجزای پیزوالکتریک به منظور تبدیل ارتعاشات مکانیکی به انرژی الکتریکی مفید استفاده می کنند. تحریک ورودی معمولا بصورت موج هارمونیک در نظر گرفته می شود، در حالیکه در موقعیت های عملی، تحریک مکانیکیِ سیستم، یک سیگنال اتفاقی است. هدف این پژوهش، مطالعه ی برداشت انرژی در تجهیزات پیزو الکتریک با استفاده از تئوری ارتعاشات اتفاقی است. در مرحله اول یک مدل پارامتری متمرکز از سیستم ارائه شده است. پس از آن معادلات دیفرانسیل بدون بعد حاکم بر ولتاژ القا شده در مدار برداشت انرژی و همچنین حاکم بر طول ماده ی پیزوالکتریک بدست آمده است. فرض شده است که تحریک ورودی بصورت یک شتاب با طیف فرکانسیِ نویز سفید، با باند محدود باشد. سپس از تئوری ارتعاشات اتفاقی برای بدست آوردن خواص آماری ولتاژ، توان و طول ماده ی پیزوالکتریک بر حسب خواص آماری تحریک، بصورت تحلیلی استفاده شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با انتخاب مناسب پارامترهای سیستم، مقدار مورد نظر توان برداشت شده میتواند بطور موثری افزایش یابد. انتظار میرود نتایج بدست آمده از این پژوهش بتوانند بطور کمی و کیفی در تحلیل، بهینهسازی و ساخت تجهیزات پیزوالکتریک برداشت کننده ی انرژی مورد استفاده قرار گیرند.