[發(fā)明專利]一種基于壓電陶瓷的超聲波無線輸電裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110443083.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN102437658A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃學(xué)良;鄒玉煒;譚林林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J17/00
• 分類號(hào): H02J17/00;B06B1/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于壓電陶瓷的超聲波無線輸電裝置，屬于無線能量傳輸?shù)募夹g(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來隨著各種電子設(shè)備的層出不窮，應(yīng)用場(chǎng)合的復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的供電方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)有電子設(shè)備的供電需求。以一種高精度的電磁測(cè)量探頭為例，當(dāng)要求其全天候監(jiān)測(cè)某特定區(qū)域工頻電磁場(chǎng)時(shí)，如果采用傳統(tǒng)的輸電線對(duì)其進(jìn)行供電，輸電線路周邊的電磁場(chǎng)勢(shì)必會(huì)對(duì)探頭的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行干擾，使測(cè)量值不能正確反映環(huán)境實(shí)際的工頻電磁場(chǎng)數(shù)值；而采用電池供電，5塊容量為1300mAh的鎳氫電池在探頭正常工作模式下，僅能維持其150個(gè)小時(shí)的工作，即使加大電池的容量，也只能延長(zhǎng)工作時(shí)間，而達(dá)不到實(shí)時(shí)供電的效果。為了達(dá)到實(shí)時(shí)供電的效果，現(xiàn)有的無線供電方法主要有電磁感應(yīng)式、磁場(chǎng)諧振耦合式、微波等，這些方式中都采用了電磁波作為能量傳輸媒介，而電磁波在傳輸時(shí)勢(shì)必會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生電磁干擾，給探頭這類設(shè)備供電時(shí)還會(huì)對(duì)測(cè)量帶來誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了一種基于壓電陶瓷的超聲波無線輸電裝置。

???????本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

一種基于壓電陶瓷的超聲波無線輸電裝置包括：能量發(fā)射器和能量接收器，能量接收器通過共振耦合獲得能量發(fā)射器產(chǎn)生的無線電能；其中：

所述能量發(fā)射器包括電源變換電路、超聲波發(fā)射振子、機(jī)械振動(dòng)激發(fā)電路，其中，電源變換電路的輸入端接交流電，電源變換電路的第一輸出端與機(jī)械振動(dòng)激發(fā)電路的輸入端連接，超聲波發(fā)射振子的兩端分別與電源變換電路的第二輸出端、機(jī)械振動(dòng)激發(fā)電路的輸出端連接；

所述能量接收器包括依次連接的超聲波接收振子、整流電路、功率調(diào)節(jié)電路。

所述基于壓電陶瓷的超聲波無線輸電裝置中，所述能量發(fā)射器中的超聲波發(fā)射振子包括第一壓電陶瓷和第一聲阻抗匹配層；其中：第一壓電陶瓷將電源變換電路輸出的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳遞給第一聲阻抗匹配層，第一聲阻抗匹配層將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為聲能發(fā)送給能量接收器。

所述基于壓電陶瓷的超聲波無線輸電裝置中，所述能量接收器中的超聲波接受振子包括第二聲阻抗匹配層和第二壓電陶瓷，第二聲阻抗匹配層將能量發(fā)射器發(fā)送的聲能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳遞給第二壓電陶瓷，第二壓電陶瓷將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：解決了現(xiàn)有電磁耦合及磁共振方式無線輸電技術(shù)存在電磁干擾的問題，電磁輻射對(duì)人體的影響小。

附圖說明

圖1為基于壓電陶瓷的超聲波無線輸電裝置的示意圖。圖中標(biāo)號(hào)說明：1、能量發(fā)射器；1-1、電源變換電路；1-2、超聲波發(fā)射振子；1-2-1、第一壓電陶瓷；1-2-2、第一聲阻抗匹配層；1-3、機(jī)械振動(dòng)激發(fā)電路；1-3-1、驅(qū)動(dòng)開關(guān)管；1-3-2、驅(qū)動(dòng)電路；2、能量接收器；2-1、超聲波接收振子；2-1-1、第二壓電陶瓷；2-1-2、第二聲阻抗匹配層；2-2、整流電路；2-3、功率調(diào)節(jié)電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：

如圖1所示的基于壓電陶瓷的超聲波無線輸電裝置：包括能量發(fā)射器1和能量接收器2，能量接收器2通過共振耦合獲得能量發(fā)射器1產(chǎn)生的無線電能。

能量發(fā)射器1包括電源變換電路1-1、超聲波發(fā)射振子1-2、驅(qū)動(dòng)開關(guān)管1-3-1、驅(qū)動(dòng)電路1-3-2，電源變換電路1-1的第一輸出端與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管1-3-1的漏極連接，超聲波發(fā)射振子1-2的兩端分別與電源變換電路1-1的第二輸出端、驅(qū)動(dòng)開關(guān)管1-3-1的源極連接。其中，超聲波發(fā)射振子1-2包括第一壓電陶瓷1-2-1和第一聲阻抗匹配層1-2-2。

能量接收器2包括依次連接的超聲波接收振子2-1、整流電路2-2、功率調(diào)節(jié)電路2-3。超聲波接受振子2-1包括第二聲阻抗匹配層2-1-2和第二壓電陶瓷2-1-1。整流電路2-2將第二壓電陶瓷2-1-1輸出的交流電轉(zhuǎn)化成直流電進(jìn)行輸出，功率調(diào)節(jié)電路2-3可以調(diào)節(jié)負(fù)載阻抗使負(fù)載阻抗和第二壓電陶瓷2-1-1的等效內(nèi)阻抗相等，從而使第二壓電陶瓷2-1-1輸出的功率最大。