[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于管道流體監(jiān)測的壓電俘能器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710747139.6
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107707151B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭學(xué)軍;王永峰;蘇亮
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于管道流體監(jiān)測的壓電俘能器，屬新能源和壓電發(fā)電領(lǐng)域。管道內(nèi)壁經(jīng)軸的一端裝有葉輪，位于管道中心。軸的另一端裝有條形永久磁鐵，位于管道外壁。軸由軸承與軸承座支撐豎直安裝于管道上方。壓電振子由金屬基板、壓電片以及條形永久磁鐵粘接而成，金屬基板一端連接在金屬外殼內(nèi)部，自由端連接永磁鐵，表面粘有壓電片。電路板裝在外殼內(nèi)部正中心，外殼安裝在管道上部。特色與優(yōu)勢：利用永磁鐵之間的相互作用力，形成穩(wěn)定壓電俘能器。結(jié)構(gòu)及工藝簡單、成本低，無加速度突變，振動(dòng)穩(wěn)定性強(qiáng)，發(fā)電能力強(qiáng)，可靠性高；可通過增加壓電振子數(shù)和長度提高發(fā)電量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源和壓電發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于管道流體監(jiān)測的壓電俘能器，用于流體管道監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

管道流體（包括油氣管道，南水北調(diào)工程，西氣東輸工程。）是國家能源和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的命脈。因自然腐蝕、自然界不可抗力、尤其是人為偷盜等造成的管道流體泄漏事件時(shí)有發(fā)生，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失、同時(shí)也給其周邊自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。以往，常采用定期人工巡檢的方法對流體管道線路加以維護(hù)，但因其鋪設(shè)距離長、且常處于人跡罕至或交通不便之處，定期巡檢難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏并及時(shí)維修，故人們提出了多種類型的管道泄漏監(jiān)測或防盜系統(tǒng)。雖所提出的某些管道泄漏或防盜監(jiān)測報(bào)警方法在技術(shù)層面已較成熟，但目前我國長輸管道防盜監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用還處于起步階段、尚未得到廣泛應(yīng)用，其原因之一是其供電問題未得到很好的解決。采用鋪設(shè)電纜的方法成本高、且已被不法分子切斷而影響監(jiān)測系統(tǒng)的正常運(yùn)行；而采用電池供電時(shí)使用時(shí)間有限、需經(jīng)常更換，一旦電池電量不足且未及時(shí)更換時(shí)也無法完成監(jiān)測信息的遠(yuǎn)程傳輸。因此，為使流體管道泄漏及防盜系統(tǒng)得以實(shí)際應(yīng)用，監(jiān)測系統(tǒng)的自供電問題是首先要解決的。

發(fā)明內(nèi)容

針對流體管道監(jiān)測系統(tǒng)的供電難題，本發(fā)明一種應(yīng)用于管道流體監(jiān)測的磁激式壓電俘能器。本發(fā)明采用的實(shí)施方案是：管道內(nèi)壁經(jīng)軸的一端裝有葉輪，水平位于管道中心。軸豎直安裝于管道孔內(nèi)，軸的另一端裝有兩極（含有N、S極）條形永久磁鐵，位于管道外壁。軸由軸承與軸承座支撐豎直安裝于管道上方，用螺絲緊固連接在管道外壁。壓電振子由金屬基板、壓電片以及單極條形永久磁鐵粘接而成，金屬基板一端經(jīng)螺絲連接在金屬外殼內(nèi)部，表面粘接有壓電片，自由端連接有單極條形永久磁鐵，壓電振子I的金屬基板末端連接有單極（N）條形永久磁鐵，壓電振子II的金屬基板末端連接有單極（S）條形永久磁鐵，壓電振子豎直懸掛，三個(gè)永久磁鐵位于同一水平位置，彼此有一定相等距離，電路板經(jīng)螺絲裝在外殼內(nèi)部正中心，金屬外殼用螺絲安裝在管道上部。

俘能器組裝后且無流體流動(dòng)的非工作狀態(tài)下，壓電振子I和壓電振子II的狀態(tài)是靜態(tài)平衡，由于兩個(gè)壓電振子自由端的磁鐵具有相同的磁矩，在非工作狀態(tài)即軸上的永久磁鐵垂直放置時(shí)，兩壓電振子受力平衡處于靜態(tài)平衡狀態(tài)，呈現(xiàn)垂直懸掛狀態(tài)。