[發(fā)明專利]雙摩擦納米發(fā)電機與磁耦合諧振式無線測速系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110778373.1
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113567700A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 軒偉鵬;湯余志;陳金凱;駱季奎;董樹榮
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01P1/00
• 分類號: G01P1/00;H02N1/04;H02J50/12
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明公開了雙摩擦納米發(fā)電機與磁耦合諧振式無線測速系統(tǒng)及方法，包括摩擦納米發(fā)電機一、摩擦納米發(fā)電機二、磁耦合諧振式發(fā)射模塊、磁耦合諧振式接收模塊和信號采集與處理模塊。本發(fā)明直接將待測速物體的機械能轉(zhuǎn)化為電能為磁耦合諧振式發(fā)射模塊提供能量，不需要外界提供電能；磁耦合諧振式發(fā)射模塊的諧振信號通過線圈諧振耦合發(fā)送出去，磁耦合諧振式接收模塊可以輕松接收到磁耦合諧振式發(fā)射模塊的信號；當(dāng)待測速物體依次通過摩擦納米發(fā)電機一和摩擦納米發(fā)電機二時，通過信號采集與處理模塊可以計算接收到的衰減震蕩信號時間差，且由于摩擦納米發(fā)電機一和摩擦納米發(fā)電機二的間距是固定的，所以待測速物體的速度很容易被測得，測速更精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線測速技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以摩擦納米發(fā)電機為能源的雙摩擦納米發(fā)電機與磁耦合諧振式無線測速系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們在使用有線網(wǎng)絡(luò)的同時，還可以充分利用無線網(wǎng)絡(luò)將事物連接起來。這就催生了物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其主要應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)、智能家居環(huán)境、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和新興的空間探索領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成和功能包括以下幾個單元：傳感單元(由各類傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成)、處理單元(由嵌入式系統(tǒng)組成，包括CPU、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等)、通信單元(由無線通信模塊組成)和供電單元。

目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在交通監(jiān)控系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。控制交通流量和限速已成為交通監(jiān)控實時監(jiān)控系統(tǒng)的重要任務(wù)，比如提供摩托車行駛的實時信息。測量速度的方法有很多種。雷達(dá)和激光雷達(dá)等主動傳感器計算入射頻率和接收頻率信號之間的時間差，以測量車輛的速度。紅外探測和激光探測也是測量車速的方法，但這種方法對健康有害。此外，通過攝像頭對連續(xù)視頻圖像進(jìn)行分析，也是跟蹤違法車輛行駛進(jìn)度的常用方法。目前，模擬攝像機和光纖傳輸方式廣泛應(yīng)用于交通監(jiān)控領(lǐng)域。顯然，目前主流的智能交通監(jiān)控系統(tǒng)價格昂貴，需要電池供電設(shè)備，無法及時處理違章行為，給社會和受害者造成了無法預(yù)料的損失。雖然這些技術(shù)可以應(yīng)用于交通監(jiān)控領(lǐng)域，但它們不僅需要電池為設(shè)備供電，而且價格昂貴，不符合當(dāng)前綠色能源和可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展戰(zhàn)略。

摩擦納米發(fā)電機，作為一種新型的納米能源，可以將傳感器周圍的環(huán)境機械振動(走路，行駛車輛)轉(zhuǎn)換為電能，具有體積小、成本低、性能高的優(yōu)點。自供電無線測速系統(tǒng)和自供電無線識別系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)最早的發(fā)展方向。自供電無線傳感的概念是當(dāng)前研究和發(fā)展的熱點。然而，這些類型的自功率傳感器系統(tǒng)需要收集來自環(huán)境的能量，將其存儲在能量存儲設(shè)備中，然后通過電壓調(diào)節(jié)器模塊為無線傳感器系統(tǒng)供電，使得信號傳輸會有很大的延遲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙摩擦納米發(fā)電機與磁耦合諧振式無線測速系統(tǒng)及方法，結(jié)合摩擦納米發(fā)電機新型納米能源，直接將待測速物體的機械能轉(zhuǎn)化為電能為磁耦合諧振式發(fā)射模塊提供能量，不需要外界提供電能，而且采用磁耦合共振無線傳輸，在發(fā)射機(磁耦合諧振式發(fā)射模塊)處包含頻率信息的信號可以方便地通過磁共振耦合感應(yīng)線圈(電感L1)無線傳輸?shù)浇邮諜C(磁耦合諧振式接收模塊)。

本發(fā)明雙摩擦納米發(fā)電機與磁耦合諧振式無線測速系統(tǒng)，包括摩擦納米發(fā)電機一、摩擦納米發(fā)電機二、磁耦合諧振式發(fā)射模塊、磁耦合諧振式接收模塊和信號采集與處理模塊；所述的磁耦合諧振式發(fā)射模塊為由電容C1和電感L1構(gòu)成的RLC諧振電路；所述的磁耦合諧振式接收模塊為由電容C2和電感L2構(gòu)成的RLC諧振電路。摩擦納米發(fā)電機一的兩個電壓信號輸出端與摩擦納米發(fā)電機二的兩個電壓信號輸出端分別連接，摩擦納米發(fā)電機二的兩個電壓信號輸出端與電容C1的兩端分別連接；電感L2的兩端均與信號采集與處理模塊連接。