路用压电换能器、其发电特性测试装置及储能试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种路用压电换能器、其发电特性测试装置及储能试验装置，包括正极导线、负极导线、若干第一导电基板及若干第二导电基板，其中，各第一导电基板与各第二导电基板自上到下依次交叉分布，且相邻第一导电基板与第二导电基板之间设置有若干压电振子，其中，各压电振子的正极与第一导电基板相接触，各压电振子的负极与第二导电基板相接触，正极导线与各第一导电基板相连接，负极导线与各第二导电基板相连接；压电振子由PZT及PVDF制备而成，该压电换能器承载力、发电性能及耐久性较好，该测试装置能够检测路用压电换能器的发电特性，该试验装置能够模拟该路用压电换能器发电及储能。

A piezoelectric transducer for road use, a test device for its power generation characteristics and a energy storage test device

Test device of the invention discloses a road with piezoelectric transducer, the power characteristic test device and storage, including the positive lead and a negative lead wire, a plurality of first conductive substrate and a plurality of second conductive substrate, wherein, the first conductive substrate and the conductive substrate second from top to bottom cross distribution, there are a number of piezoelectric vibration son, which is arranged between the adjacent first conductive substrate and the cathode conductive substrate second, and the first conductive substrate of the piezoelectric vibrator is in contact with the negative electrode and the second conductive substrate of each piezoelectric vibrator is in contact with the first conductive wire cathode substrate is connected with each of the second negative wire connected to the conductive substrate; the piezoelectric vibrator is composed of PZT and PVDF was prepared, the piezoelectric transducer capacity, power performance and durability is good, the test device is capable of generating characteristics of piezoelectric transducer for the detection of road, The test device can simulate the power generation and energy storage of the piezoelectric transducer used in the road.

【技术实现步骤摘要】
路用压电换能器、其发电特性测试装置及储能试验装置
本专利技术属于道路压电换能器
，涉及一种路用压电换能器、其发电特性测试装置及储能试验装置。
技术介绍
车辆的行驶会使路面产生大量的机械能，如果将压电换能器嵌入道路结构层中，当车辆行驶在公路上时，可以使换能器中的压电振子产生压缩和恢复变形，然后通过换能器将道路中潜在的机械能回收并转化为电能输出和储存，这对生产更高效率更清洁的能源将是一个重大的进步，然而现有的路用压电换能器的承载力、发电性能及耐久性较差，因此，需要一种承载力高、发电性能及耐久性优良的路用压电换能器，以满足道路能量收集的需要。另外，目前，外部的振动机械能通过能量收集装置产生的电流为交流电，其缺点是不连续、不规则。在工程应用中，必须设计相应的匹配电路，采用桥式整流电路，将交流电转换为直流电，将产生的电能储存起来，经一定时间的充电，达到足够的量时方可供应外部负载使用。因此，需要一种与路用压电换能器相匹配的储能装置及发电特性测试装置，以检测路用换能器的发电特性，并模拟路用换能器的发电及储能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种路用压电换能器、其发电特性测试装置及储能试验装置，该压电换能器承载力、发电性能及耐久性较好，该测试装置能够检测路用压电换能器的发电特性，该试验装置能够模拟该路用压电换能器发电及储能。为达到上述目的，本专利技术所述的路用压电换能器包括正极导线、负极导线、若干第一导电基板及若干第二导电基板，其中，各第一导电基板与各第二导电基板自上到下依次交叉分布，且相邻第一导电基板与第二导电基板之间设置有若干压电振子，其中，各压电振子的正极与第一导电基板相接触，各压电振子的负极与第二导电基板相接触，正极导线与各第一导电基板相连接，负极导线与各第二导电基板相连接；压电振子由PZT及PVDF制备而成。PZT与PVDF的质量比为7:3。第一导电基板及第二导电基板的材质均为Qsn6.5-0.1磷青铜合金。第一导电基板及第二导电基板的厚度均为1mm。本专利技术所述的路用压电换能器的发电特性测试装置包括压力轴、第一马歇尔标准试件、第二马歇尔标准试件、MTS底座、支撑立柱及测试万用表；压力轴的下端与第一马歇尔标准试件的上端相连接，支撑立柱的下端固定于MTS底座上，第二马歇尔标准试件固定于支撑立柱的上端，待测试路用压电换能器位于第一马歇尔标准试件与第二马歇尔标准试件之间，测试万用表的输入端与待测试路用压电换能器的输出端相连接。压力轴的下端与第一马歇尔标准试件的上端之间设置有上承载板；支撑立柱的上端与第二马歇尔标准试件之间设置有下承载板。本专利技术所述的路用压电换能器的储能试验装置包括顶板、立柱、连杆、加载轮、控制台、木板、LTC3588-1模块、储能装置、试验万用表及驱动装置；顶板的端部固定于立柱的上端上，顶板的底部设置有滑槽，连杆的上端内嵌于所述滑槽内，驱动装置驱动连杆在所述滑槽内移动，加载轮连接于连杆的下端，木板设置于控制台上，待试验路用压电换能器放置于木板上，待试验路用压电换能器的输出端经LTC3588-1模块与储能装置的输入端相连接，储能装置的输出端与试验万用表相连接。储能装置为超级电容及充电电池。木板通过螺栓固定于控制台上。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的路用压电换能器包括若干第一导电基板及若干第二导电基板，其中，各第一导电基板与各第二导电基板自上到下依次交叉分布，且相邻第一导电基板与第二导电基板之间设置有若干压电振子，其中，各压电振子由PZT及PVDF制备而成，从而有效的提高路用压电换能器的承载力、发电性能及耐久性。另外，通过压力轴及第一马歇尔标准试件对路用压电换能器施加压力，通过测试万用表检测路用压电换能器产生的电，在实际操作时，可以通过调节压力轴施加载荷的频率及载荷，以测试路用压电换能器的发电特性。同时，通过加载轮在路用压电换能器上施加压力，路用压电换能器产生的电通过LTC3588-1模块进行整流后存储于储能装置中，以模拟路用压电换能器发电及储能。附图说明图1为本专利技术中路用压电换能器6的结构示意图；图2为本专利技术中路用压电换能器6的测试图；图3为本专利技术中压电振子2的分布图；图4为本专利技术中发电特性测试装置的结构示意图；图5为本专利技术中储能试验装置的结构示意图；图6为本专利技术中储能试验装置的电路原理图；图7为本专利技术中LTC3588-1输出端电压曲线图；图8为本专利技术中超级电容和充电电池的充电效果图。其中，101为第一导电基板、102为第二导电基板、2为压电振子、31为正极导线、32为负极导线、4为检测万用表、5为压力轴，6为路用压电换能器、71为第一马歇尔标准试件、72为第二马歇尔标准试件、8为上承载板、9为下承载板、10为支撑立柱、11为MTS底座、12为储能装置、13为测试万用表、14为顶板、15为立柱、16为螺栓、17为滑槽、18为连杆、19为加载轮、20为试验万用表、21为木板、22为控制台、23为LTC3588-1模块。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1、图2及图3，本专利技术所述的路用压电换能器包括正极导线31、负极导线32、若干第一导电基板101及若干第二导电基板102，其中，各第一导电基板101与各第二导电基板102自上到下依次交叉分布，且相邻第一导电基板101与第二导电基板102之间设置有若干压电振子2，其中，各压电振子2的正极与第一导电基板101相接触，各压电振子2的负极与第二导电基板102相接触，正极导线31与各第一导电基板101相连接，负极导线32与各第二导电基板102相连接；压电振子2由PZT及PVDF制备而成。PZT与PVDF的质量比为7:3；第一导电基板101及第二导电基板102的材质均为Qsn6.5-0.1磷青铜合金；第一导电基板101及第二导电基板102的厚度均为1mm。本专利技术所述路用压电换能器6的制备方法包括以下步骤：1)压电振子2的制备将量取的7g的PZT及3g的PVDF混合均匀后放入球磨罐中，再加入适量的无水乙醇，然后放置于球磨机中球磨半小时，再倒出浆料；浆料放入80℃烘箱中干燥2h，待干燥后倒入到玛瑙碾钵中，研磨半小时后取出0.6g进行热压成型；将热压模具预热至180℃后保温，再把上述0.6g的混合物放入热压模具中，再通过压片机施加30MPa压力，半小时后脱模取出制作好的压电振子2；重复以上步骤，制备多个压电振子2，然后对所有压电振子2进行被银极化，同时对每个压电振子2做好正负极标记；2)第一导电基板101及第二导电基板102的制作。将磷青铜合金通过切割机加工成厚度为1mm、长为100mm、宽为60mm的尺寸，再对其表面进行打磨，保证基板的平整性；3)使用无水乙醇将压电振子2、第一导电基板101及第二导电基板102表面的加工碎屑与油渍清洗干净，烘干待用；4)将双组份DB2011铜粉导电胶均匀涂抹在第一导电基板101、第二导电基板102及压电振子2的粘接面，保证各层压电振子2排列整齐，排列方式详见附图3，同时，将各第一导电基板101及各第二导电基板102对齐，然后以一定压力或重物将两者压在一起，并放到120℃的烘箱中保温2小时，让导电胶充分固化。同时在外面用胶带封装，增加其抗剪切能力；5)粘结正极导线31及负极导线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种路用压电换能器，其特征在于，包括正极导线(31)、负极导线(32)、若干第一导电基板(101)及若干第二导电基板(102)，其中，各第一导电基板(101)与各第二导电基板(102)自上到下依次交叉分布，且相邻第一导电基板(101)与第二导电基板(102)之间设置有若干压电振子(2)，其中，各压电振子(2)的正极与第一导电基板(101)相接触，各压电振子(2)的负极与第二导电基板(102)相接触，正极导线(31)与各第一导电基板(101)相连接，负极导线(32)与各第二导电基板(102)相连接；压电振子(2)由PZT及PVDF制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种路用压电换能器，其特征在于，包括正极导线(31)、负极导线(32)、若干第一导电基板(101)及若干第二导电基板(102)，其中，各第一导电基板(101)与各第二导电基板(102)自上到下依次交叉分布，且相邻第一导电基板(101)与第二导电基板(102)之间设置有若干压电振子(2)，其中，各压电振子(2)的正极与第一导电基板(101)相接触，各压电振子(2)的负极与第二导电基板(102)相接触，正极导线(31)与各第一导电基板(101)相连接，负极导线(32)与各第二导电基板(102)相连接；压电振子(2)由PZT及PVDF制备而成。2.根据权利要求1所述的路用压电换能器，其特征在于，PZT与PVDF的质量比为7:3。3.根据权利要求1所述的路用压电换能器，其特征在于，第一导电基板(101)及第二导电基板(102)的材质均为Qsn6.5-0.1磷青铜合金。4.根据权利要求1所述的路用压电换能器，其特征在于，第一导电基板(101)及第二导电基板(102)的厚度均为1mm。5.一种路用压电换能器的发电特性测试装置，其特征在于，包括压力轴(5)、第一马歇尔标准试件(71)、第二马歇尔标准试件(72)、MTS底座(11)、支撑立柱(10)及测试万用表(13)；压力轴(5)的下端与第一马歇尔标准试件(71)的上端相连接，支撑立柱(10)的下端固定于MTS底座(11)上，第二马歇尔标准试件(72)固定于支撑立柱(10)的上端，待测试路用压电换能器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蕊，刘涛，裴建中，任鑫，崔圣超，许竞，张久鹏，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61