[發明專利]一種智能壓電振動能量采集器

在審

• 申請號: 202110467175.3
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113141127A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 李欣業;曾浩
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 張燕燕

一種智能壓電振動能量采集器涉及振動能量采集技術領域，解決了現有壓電振動能量采集器的檢測精度和效果較差的問題，包括壓電振動能量采集裝置頻率傳感器、控制處理器和步進電機，采集裝置包括外伸長度能夠沿自身長度方向調節的懸臂梁；頻率傳感器安裝在采集裝置上，能夠探測外激勵源的振動頻率信號并發送至控制處理器；控制處理器能夠根據振動頻率信號通過控制步進電機調節懸臂梁的外伸長度，使采集裝置固有頻率接近或達到能夠與外部激勵源共振的頻率。本發明能夠對外激勵振動頻率的檢測感知，自動調節懸臂梁的外伸長度，實現其固有頻率與外激勵頻率的匹配，提高了能量收集效率。

技術領域

本發明涉及振動能量采集技術領域，具體涉及一種智能壓電振動能量采集器。

背景技術

壓電振動能量采集器是利用壓電材料的正壓電效應，能夠將環境當中的廢棄振動能量轉換為可利用的電能。目前已有的懸臂梁壓電能量采集器當中的懸臂梁的外伸長度都是固定的。但外激勵源(載體)的振動頻率并非單一不變，在外激勵源(載體)的頻率變化時，此時常見的采集裝置無法隨時的感知外激勵的頻率大小，更無法檢測到頻率后作出相應的調節，使能源的收集率大大降低。

公開號CN103036478A的中國發明專利申請《帶有彈性放大機構的高效寬頻帶振動能量采集器》中提出的能量采集器可以實現放大基座的微弱振動位移，從而提高壓電振子的能量轉化效率。公開號CN105610347A的中國發明專利申請《一種非線性寬頻壓電振動能量采集器》中，通過彈性放大機構與雙穩態壓電振動能量采集器組成一個兩自由度非線性振動系統，可以調節兩個永磁鐵間隙，進而拓寬雙穩態壓電振動能量采集器的工作頻帶，來實現對振動能量的高效采集。公開號CN210839391U的中國專利《一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器》中公開了懸臂梁的外伸長度能夠手動調節，從而改變懸臂梁的固有頻率，使能量采集器與外部激勵源更有效的匹配。

現有技術的主要問題是，在外部環境激勵變化時，懸臂梁的長度是固定的或者只能通過手動調節方式對懸臂梁的長度進行調節，無法實現自動調節，手動調節不方便，且只能根據經驗粗調，易導致能量收集效率不理想。

發明內容

為了解決現有壓電振動能量采集器能量收集的效率較低的問題，本發明提供一種智能壓電振動能量采集器。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種智能壓電振動能量采集器，包括壓電振動能量采集裝置，所述采集裝置包括外伸長度能夠沿自身長度方向調節的懸臂梁，其特征在于，所述能量采集器還包括頻率傳感器、控制處理器和步進電機；頻率傳感器安裝在壓電振動能量采集裝置上，能夠探測外激勵源的振動頻率得到振動頻率信息并將振動頻率信息發送至控制處理器；控制處理器能夠根據振動頻率信息通過控制步進電機調節懸臂梁的外伸長度，使壓電振動能量采集裝置固有頻率接近或達到能夠與外部激勵源共振的頻率。本發明的有益效果是：

本發明的一種智能壓電振動能量采集器在外部環境激勵變化時，對外激勵振動頻率的檢測感知，自動調節懸臂梁的外伸長度，及時地對能量采集系統的結構參數進行智能調節，以便其固有頻率與外激勵的頻率匹配，本發明通過改變懸臂梁式壓電振動能量采集器的懸臂梁的外伸長度，使懸臂梁的固有頻率與外激勵的頻率匹配，達到拓寬壓電振動能量采集器工作頻帶的目的，提高能量收集的效率。

附圖說明

圖1為本發明一種智能壓電振動能量采集器的結構示意圖。

圖2為本發明一種智能壓電振動能量采集器的局部結構圖。

圖3為本發明一種智能壓電振動能量采集器的傳動裝置立體圖。

圖4為本發明一種智能壓電振動能量采集器的懸臂梁接口槽裝配主視圖。

圖5為本發明一種智能壓電振動能量采集器的懸臂梁接口槽裝配左視圖。

圖6為本發明一種智能壓電振動能量采集器的調控原理圖