Nonlinear Multi-Mode Wideband Piezoelectric MEMS Vibration Energy Harvester
Notice bibliographique
Résumé
The conventional micro-electromechanical system (MEMS) energy harvesters can only generate voltage disadvantageously in a narrow bandwidth at higher frequencies. In this paper, we propose a piezoelectric MEMS harvester with the capability of vibrating in multi-degrees-of-freedom, whose operational bandwidth is enhanced by taking the advantage of both the multimodal and nonlinear mechanisms. The proposed harvester has a symmetric structure with a doubly-clamped configuration enclosing three proof masses in distinct locations. Thanks to the uniform mass distribution, the energy harvesting efficiency can be considerably enhanced. To determine the optimum geometry for the preferred nonlinear behavior, we propose an automated design and optimization methodology based on the genetic algorithm (GA). By using the micromachining process, our optimized harvester with a total volume of 4.1 mm3has been fabricated and measured. The prototype measurements demonstrate that our proposed piezoelectric MEMS harvester is able to generate voltage with a frequency bandwidth of 59 Hz, ranging from 227 to 286 Hz. When the device operates at its second-mode resonant frequency, the nonlinear behavior can be obtained with an extremely small magnitude of the base excitation (i.e., 0.2 m/s2). Its normalized power density (NPD) of 595.12 (μW·cm-3·m-2·s4) is found to be superior to any previously reported wideband aluminum nitride (AlN) piezoelectric MEMS harvesters in the literature.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».