块以及第二压电层。
[0090] 本发明实施例中，第二横梁本身有一个固有频率，第二横梁、第二质量块以及第二 压电层组成的第二振动系统也有一个固有频率，由于第二振动系统的第二固有频率的平方 与整个系统的质量成反比例关系，第二振动系统的固有频率小于第二横梁的固有频率，可 以通过改变第二质量块的质量来调节第二振动系统的固有频率。第二振动系统的固有频率 可以通过扫频测得，具体来说，可以通过测量第二振动系统在不同外加频率下的振幅，将第 二振动系统的振幅最大值所对应的外加频率作为第二振动系统的固有频率。
[0091] 可以通过调整第一质量块的质量来调整第一振动系统的第一固有频率，可以通过 调整第二质量块的质量来调整第二振动系统的第二固有频率。优选的，可以通过调整第一 固有频率和第二固有频率，使得第一计算值与第二计算值的比值小于20 %，其中，第一计算 值为第一固有频率与第二固有频率之差的绝对值，第二计算值为第一固有频率与第二固有 频率之和。第一计算值与第二计算值的比值小于20%时，第一振动系统和第二振动系统的 耦合作用较强，在外加频率处于第一固有频率和第二固有频率之间，能量采集器有较高的 均方根功率输出；当第一计算值与第二计算值的比值大于20%时，会导致第一振动系统和 第二振动系统的耦合作用变弱，在外加频率处于第一固有频率和第二固有频率之间时，无 法保证能量采集器有较高的均方根功率的输出，导致能量采集效率较低。
[0092] S203、振动振动台，测量振动台的外加频率。
[0093] 本发明实施例中，振动振动台时，振动方向垂直于第一横梁的长度方向和宽度方 向，且垂直于第二横梁的长度方向和宽度方向。
[0094] 当振动台振动时，第一压电层受到第一横梁的挤压，在第一压电层上表面产生一 定数量的电荷，且在第一压电层下表面对应产生数量相同且极性相反的电荷，第一压电层 下表面对应产生数量相同且极性相反的电荷转移到第一横梁上，这样，第一振动系统就构 成了第一个电压源；同理，当振动台振动时，第二压电层受到第二横梁的挤压，在第二压电 层上表面产生一定数量的电荷，且在第二压电层下表面对应产生数量相同且极性相反的电 荷，第二压电层下表面对应产生数量相同且极性相反的电荷转移到第二横梁上，这样，第二 振动系统就构成了第二个电压源。第一振动系统和第二振动系统通过第一导线连接，这样， 第一电压源和第二电压源实现了串联，相较于单个振动系统，在双振动系统中，负载上的电 压也会相应的增加，从而负载上的均方根功率也会增加，从而提高了能量采集效率。
[0095] S204、当振动台的外加频率处于第一预设测量频率和第二预设测量频率之间时， 测量负载上的电压；其中，第一预设测量频率小于第一固有频率且小于第二固有频率；第 二预设测量频率大于第一固有频率且大于第二固有频率。
[0096] 本发明实施例中，当振动台的外加频率为第一固有频率时，第一振动系统与振动 台发生共振，此时，第一振动系统将振动能转化为电能的效率最高；当振动台的外加频率为 第二固有频率时，第二振动系统与振动台发生共振，此时第二振动系统将振动能转化为电 能的效率最高。第一预设测量频率小于第一固有频率且小于第二固有频率，第二预设测量 频率大于第一固有频率且大于第二固有频率，当外加频率处于第一预设测量频率和第二预 设测量频率之间时，测量负载上的电压。在某一个外加频率下，负载上的电压随着该外加频 率对应的周期，会发生规律性的变化，在该外加频率的周期时间内，可以通过测量负载上的 电压的有效值计算负载的均方根功率。
[0097] S205、计算负载的均方根功率，得到负载的均方根功率与外加频率的对应关系。
[0098] 本发明实施例中，负载的均方根功率P=U2"s. (R+r) /R，其中，P为均方根功率（单 位为瓦，W)，R为外加负载（单位为欧姆，Q)，r为测试仪器内阻（单位为欧姆，Q)，U"S为 外加负载上的电压有效值（单位为伏特，V)，在某一个外加频率下，该外加频率对应的有效 电压值仏^可以通过检测在该外加频率对应的周期内，N个不同时刻的电压的均方根值求 得，其中：
[0099]
[0100]UpU2、仏…UN为在该外加频率对应的周期内的N个不同时刻时，负载上的电压。 [0101] 在不同的外加频率下，可以测量负载上的电压有效值，根据测量负载上的电压有 效值，可以计算负载的均方根功率，从而得到负载的均方根功率与外加频率的对应关系。
[0102] 本发明实施例中，首先，针对图1所示的压电式能量采集器，将第一导线（110)断 开，移除第二振动系统，使得振动台上只有第一振动系统和负载连接，并将第一导线（110) 连接第一横梁和负载的第二端，第二导线（111)连接第一金属电极和负载的第一端，如图8 所示，图8是本发明实施例公开的另一种压电式能量采集器，基于图8所示的能量采集器， 测量第一振动系统的第一固有频率。
[0103] 其次，针对图1所示的压电式能量采集器，移除第一振动系统，使得振动台上只有 第二振动系统和负载连接，并将第一导线（110)连接第二金属电极和负载的第一端，第三 导线（112)连接第二横梁和负载的第二端，如图9所示，图9是本发明实施例公开的另一种 压电式能量采集器，基于图9所示的能量采集器，测量第二振动系统的第二固有频率。
[0104] 举例来说，基于图8所示的能量采集器，若设置第一质量块的质量为3. 75克，测 得第一振动系统的第一固有频率为19. 7赫兹，如图4所示，图4是本发明实施例公开的一 种均方根功率随外加频率变化的测试曲线图，图4是在振动加速度为lg(g为重力加速度） 时，负载的均方根功率随外加频率变化的测试曲线图。图4中的横坐标为振动台的外加频 率，单位为赫兹（Hz)，纵坐标为负载上的均方根功率，单位为微瓦（yW)，其中，图4针对第 一振动系统，基于图8所示的能量采集器，测试负载在不同外加频率下的均方根功率得到 第一振动系统的均方根功率随外加频率变化的测试曲线图，从图4中可以看出，第一振动 系统的第一固有频率为19. 7赫兹，负载上的均方根功率仅仅在外加频率处于19赫兹到21 赫兹之间均维持在较高的水平。
[0105] 又举例来说，基于图9所示的能量采集器，若设置第二质量块的质量为1. 7克，测 得第二振动系统的第二固有频率为24赫兹，如图5所示，图5是本发明实施例公开的另一 种均方根功率随外加频率变化的测试曲线图，图5是在振动加速度为lg(g为重力加速度） 时，负载的均方根功率随外加频率变化的测试曲线图。图5中的横坐标为振动台的外加频 率，单位为赫兹（Hz)，纵坐标为负载上的均方根功率，单位为微瓦（yW)，其中，图5针对第 二振动系统，基于图9所示的能量采集器，测试负载在不同外加频率下的均方根功率得到 第二振动系统的均方根功率随外加频率变化的测试曲线图，从图5中可以看出，第二振动 系统的第二固有频率为24赫兹，负载上的均方根功率仅仅在外加频率处于23赫兹到26赫 兹之间均维持在较高的水平。
[0106] 又举例来说，基于图1所示的压电式能量采集器，设置第一质量块的质量为3. 75 克，测得第一振动系统的第一固有频率为19. 7赫兹，设置第二质量块的质量为1. 7克，测得 第二振动系统的第二固有频率为24赫兹。振动振动台时，测试负载在第一预设测量频率和 第二预设测量频率之间的均方根功率，其中，第一预设测量频率小于第一固有频率且小于 第二固有频率；第二预设测量频率大于第一固有频率且大于第二固有频率。如图6所示，图 6是本发明实施例公开的另一种均方根功率随外加频率变化的测试曲线图，图6是在振动 加速度为lg(g为重力加速度）时，负载的均方根功率随外加频率变化的测试曲线图。图6 中的横坐标为振动台的外加频率，单位为赫兹（Hz)，纵坐标为负载上的均方根功率，单位为 微瓦（yW)，其中，图6针对第一振动系统和第二振动系统，是基于图1所示的压电式能量采 集器进行测量得到的。从图6中可以明显的看出，负载上的均方根功率在外加频率处于22 赫兹到32赫兹之间均维持在较高的水平，与单个振动系统相比，本发明实施例中的双振动 系统可以拓宽能量采集的频带宽度，提高能量采集效率。
[0107] 本发明实施例中，测量第一振动系统的第一固有频率；第一振动系统包括第一横 梁、第一质量块以及第一压电层；测量第二振动系统的第二固有频率；第一振动系统包括 第二横梁、第二质量块以及第二压电层；振动振动台，测量振动台的外加频率；当振动台的 外加频率处于第一预设测量频率和第二预设测量频率之间时，测量负载上的电压；其中，第 一预设测量频率小于第一固有频率且小于第二固有频率；第二预设测量频率大于第一固有 频率且大于第二固有频率；计算负载的均方根功率，得到负载的均方根功率与外加频率的 对应关系。实施本发明实施例，可以拓宽能量采集的频带宽度，提高振动能的能量采集效 率。
[0108] 请参阅图3,图3是本发明实施例公开的另一种基于压电式能量采集器的压电式 能量采集方法的流程图。如图3所示，本实施例中所描述的压电式能量采集方法，包括：
[0109] S301、测量第一振动系统的第一固有频率；第一振动系统包括第一横梁、第一质量 块以及第一压电层。
[0110] S302、测量第二振动系统的第二固有频率；第一振动系统包括第二横梁、第二质量