[發(fā)明專利]一種噪聲發(fā)電裝置及自供電傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811074954.1
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN109217728A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周正;章淑嫻;胡曉楠
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/18
• 分類號(hào): H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51239
• 代理人: 劉華平;唐健玲

本發(fā)明提供一種噪聲發(fā)電裝置，包括殼體、轉(zhuǎn)換電路模塊、蓄電池及若干個(gè)聲電轉(zhuǎn)換組件；聲電轉(zhuǎn)換組件的聲波導(dǎo)管與亥姆霍茲共鳴器連接，且聲波導(dǎo)管底部的傳聲孔與亥姆霍茲共鳴器的大口對應(yīng)設(shè)置，彈性薄膜內(nèi)嵌于亥姆霍茲共鳴器的小口處，壓電片貼合在彈性薄膜遠(yuǎn)離亥姆霍茲共鳴器的一面；若干個(gè)亥姆霍茲共鳴器均插設(shè)在殼體上，且聲波導(dǎo)管位于殼體外部，彈性薄膜位于殼體內(nèi)部；轉(zhuǎn)換電路模塊和蓄電池均位于殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)換電路模塊包括處理電路和與處理電路的輸出端連接的充電電路，所述壓電片的上下表面均通過導(dǎo)線與處理電路連接，所述充電電路的輸出端與蓄電池連接。本發(fā)明具有更高的電能轉(zhuǎn)化效率，節(jié)能減排效果更好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種噪聲發(fā)電裝置及運(yùn)用該噪聲發(fā)電裝置形成的自供電傳感器。

背景技術(shù)

近年來，微電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，極大地推動(dòng)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為人們的生活帶來了極大的便利。然而，如何為網(wǎng)絡(luò)中大量分散的傳感器節(jié)點(diǎn)供電是制約無線傳感器發(fā)展的問題之一。傳感器中應(yīng)用較多的有煙霧傳感器，其被安裝在各種公共場所和交通工具中用于火災(zāi)預(yù)防檢測工作。煙霧傳感器多由電池供電，一般一年左右就需要更換電池，更換過程中需消耗大量人力物力成本，且該間斷期存在火災(zāi)隱患。同時(shí)，更換下來的廢電池難以處理，易對環(huán)境造成污染。因此，采集傳感器運(yùn)行環(huán)境中的能量，實(shí)現(xiàn)傳感器的自供電是目前研究的熱點(diǎn)方向。

公眾環(huán)境中存在大量噪聲，嚴(yán)重影響人們的日常生活，人們試圖通過各種方法去減少噪聲對人們健康的危害。在另一方面，噪聲中蘊(yùn)含著巨大的能量，若能將環(huán)境中噪聲的能量加以利用，轉(zhuǎn)化成電能將會(huì)是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)意義的創(chuàng)舉。同時(shí)在隧道等環(huán)境中存在較大的風(fēng)能，因此利用噪聲聲能和風(fēng)能來為傳感器進(jìn)行供電，既能將噪聲能量和風(fēng)能利用起來，又能解決傳感器供電難的問題。據(jù)檢索，申請?zhí)枮镃N201010116355.9的專利申請公開了一種噪聲發(fā)電裝置，如圖8所示，該噪聲發(fā)電裝置由亥姆霍茲共鳴器和諧振發(fā)電機(jī)組成，亥姆霍茲共鳴器的諧振腔32正對細(xì)頸或小開口31的硬壁39上有窗口34，其上設(shè)置振動(dòng)膜片33，振動(dòng)膜片33經(jīng)連桿35與諧振發(fā)電機(jī)36的振子38相連，振子38在定子37的磁場里往復(fù)移動(dòng)，切割磁力線發(fā)電。由此可見，現(xiàn)有噪聲發(fā)電裝置采用電磁式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅導(dǎo)致噪聲發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且在聲電轉(zhuǎn)換的過程中機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生能力損耗，噪聲發(fā)電裝置所吸收的噪聲不能全部產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)電效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種噪聲發(fā)電裝置和運(yùn)用該噪聲發(fā)電裝置形成的自供電傳感器，該噪聲發(fā)電裝置可以解決現(xiàn)有技術(shù)發(fā)電效率低、傳感器供電難的問題。

為達(dá)到上述要求，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種噪聲發(fā)電裝置，包括殼體、轉(zhuǎn)換電路模塊、蓄電池及若干個(gè)聲電轉(zhuǎn)換組件；所述聲電轉(zhuǎn)換組件包括聲波導(dǎo)管、亥姆霍茲共鳴器、彈性薄膜及壓電片，聲波導(dǎo)管與亥姆霍茲共鳴器連接，且聲波導(dǎo)管底部的傳聲孔與亥姆霍茲共鳴器的大口對應(yīng)設(shè)置，彈性薄膜內(nèi)嵌于亥姆霍茲共鳴器的小口處，壓電片貼合在彈性薄膜遠(yuǎn)離亥姆霍茲共鳴器的一面；若干個(gè)所述亥姆霍茲共鳴器均插設(shè)在殼體上，且聲波導(dǎo)管位于殼體外部，彈性薄膜位于殼體內(nèi)部；所述轉(zhuǎn)換電路模塊和蓄電池均位于殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)換電路模塊包括處理電路和與處理電路的輸出端連接的充電電路，所述壓電片的上下表面均通過導(dǎo)線與處理電路連接，所述充電電路的輸出端與蓄電池連接。

一種自供電傳感器，在上述噪聲發(fā)電裝置的基礎(chǔ)上還包括傳感器本體和與傳感器本體固定連接的連接片，所述連接片與所述下蓋卡扣連接；傳感器本體的電源正負(fù)極與所述蓄電池電連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)通過將彈性薄膜和壓電片直接完全貼合，噪聲或風(fēng)通過共振使壓電材料發(fā)生形變，從而在無源條件下使聲音進(jìn)行機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化，與現(xiàn)有技術(shù)中的電磁式結(jié)構(gòu)相比，此裝置避免了機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的能力損耗，使彈性薄膜的振動(dòng)最大程度地轉(zhuǎn)化為壓電片的電能，具有更高的電能轉(zhuǎn)化效率，節(jié)能減排效果更好；