[實用新型]一種新型自供能風速傳感器及風速測量裝置

有效

• 申請號: 201721019089.1
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN207281088U
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 徐敏義;張向前;孫林河
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01P1/00
• 分類號: G01P1/00;G01P5/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 閻昱辰,李洪福

技術領域

本實用新型涉及一種新型自供能風速傳感器及風速測量裝置，屬于風速傳感器領域。

背景技術

摩擦納米發電機(TENG)是美國佐治亞理工學院的王中林教授研究組在 2012年研制出的一種新型發電機。TENG是一種利用納米材料摩擦起電和靜電感應耦合效應將機械能轉換成電能的裝置。這項技術利用鋁膜和聚酰亞胺 (PTFE)表面上的納米結構發生接觸摩擦，兩接觸表面分別帶異種電荷，電荷的轉移形成電流。

隨著現代工業和信息行業的迅速發展，新技術革命的到來，對于環境內各種數據的測量、獲取及研究變得尤為重要。但就風速測量領域往往依賴于大型傳感器設備，外部供能且安裝復雜。其不僅消耗大量的能源，造成資源上的浪費；電池廢棄物也對環境造成了破壞。為了提高能源及空間利用率，緩解能源危機，改變能源利用途徑迫在眉睫。

目前，中國風速傳感器產業正處于由傳統型向新型傳感器發展的關鍵階它體現了新型傳感器向微型化、多功能化、數字化、智能化、系統化和網絡化發展的總趨勢。工業及信息化部的數據統計顯示，我國的傳感器市場呈現出逆勢增長的態勢。而最近幾年，中國的傳感器年度銷售平均增長也達到了39％。目隨著市場的逐漸開放和中國投資環境的改善及全球化經濟的進程加快，各國的傳感器廠家紛紛進入中國市場，這就加劇了市場的競爭。中國傳感器市場將重新進行份額的分配。目前傳感器的市場正處于一個激烈競爭的時期，因此如何開辟新的應用領域將成為許多傳感器廠商需要慎重考慮的問題，而綠色能源等市場將為傳感器乃至整個自動化行業帶來的巨大商機。將摩擦納米發電機 (TENG)應用于風速傳感器內，測得數據。它既可以利用風能為摩擦納米發電機提供動力，又可以為傳感器供能，達到環保節能的要求。除此外，利用摩擦納米發電機制作的風速傳感器體積小，便于攜帶或安裝，測量風速的精度理論較高，符合綠色環保的要求，其市場十分開闊。

實用新型內容

本實用新型針對以上問題的提出，提出一種新型自供能風速傳感器，其特征在于，至少包括：位于入風口的加壓段及連接在其后端的平直的檢測段；所述加壓段的入風口直徑大于與尾部連接在所述檢測段的直徑；所述檢測段內設置有內部腔室；所述內部腔室中心的摩擦納米發電機TENG；

進一步的，空氣流動/吹動時，所述柔性PTFE膜會拍打TENG上板/TENG 下板，所述柔性PTFE膜與TENG上板/TENG下板摩擦產生電荷，摩擦后柔性PTFE膜上負電荷積累，當接觸所述TENG上板/TENG下板時，該板電極薄膜上電子通過外電路轉移至另一板電極薄膜上，電荷每發生一次轉移，向外部發出一次電信號；

當所述柔性PTFE膜根據燒結的線性關系周期地接觸所述TENG上/下板，在所述柔性PTFE膜和TENG上/下板間會產生電位差和交流電，則TENG獲得周期電信號。

進一步的，所述TENG裝置包括：平行設置的TENG上板、TENG下板、固定在TENG上板下側的TENG上板銅板、固定在TENG下板上側的TENG上板銅板以及由固定軸固定在所述風速傳感器出風口處的柔性PTFE膜。

進一步的本還提出了，一種自供能風速測量裝置，其特征在于包括：所述的風速傳感器、位于傳感器底部的隔離裝置以及位于頂部的風向標；所述隔離裝置內部設有放置電路模塊的空槽；

進一步的，所述電路模塊通過固定桿中心連接到所述TENG裝置的引出導線；所述電路模塊，包括：降壓處理單元、整流單元、濾波單元以及穩壓單元；所述降壓處理單元，加入整流變壓器，將交流電電壓降為符合整流需要的電壓；所述橋式整流器，將從所述降壓處理單元輸出的交流電壓變換為單向脈沖直流電壓，再經過所述濾波單元，通過電容進行濾波處理，減少整流電壓的脈沖程度，適應負載需要；所述穩壓單元改變調整管的集電極電流和管壓降。

進一步的，風向標受到風力作用所述風向標順風力方向將所述傳感器調整為正對風向位置；所述固定桿下部連接的變阻器阻值相應改變，所述電路模塊中產生電流信號，所述電流信號的表示此時的風向，并將風向信號傳輸到顯示屏上。

更進一步的，所述變阻器為環形電阻，順時針旋轉時電阻增大，初始位置的電阻為0，每個阻值，對應一個風向值。