一种平面型多频拾振俘能实验装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种平面型多频拾振俘能实验装置及其使用方法，包括：执行系统，包括拾振装置和振动装置；控制系统，与所述振动装置内部的振动器连接，包括频率控制器和振动器保护开关，用于对所述振动器的变频控制和保证振动器的工作安全；分析系统，与所述拾振装置连接，用于将拾振装置转化的电信号进行检测和分析处理；拾振装置包括压电振子固定支架和固定于所述压电振子固定支架顶部且位于同一平面的多个压电振子。本发明专利技术在增加振子数量的同时，为不同单振子配置不同数量质量块，在提高装置收集电量的同时增加装置拾振频率范围，进而提高拾振俘能实验装置的发电效率，为以后压电设备的优化改进提出一种新的方法和思路。

A plane multi frequency vibration energy capture experimental device and its application

【技术实现步骤摘要】
一种平面型多频拾振俘能实验装置及其使用方法
本专利技术属于压电技术的
，尤其涉及一种平面型多频拾振俘能实验装置及其使用方法。
技术介绍
目前微机电系统在野外动物GPS跟踪监视、嵌入式系统、健康监测、国防安全应用系统和环境监测等方面得到了广泛的应用，但供电方式一直阻碍着其发展。随着能量收集技术研究的不断深入，压电发电技术成为了微机电系统供电领域的研究焦点。现有能量收集实验装置多为单振子压电悬臂梁结构，其结构本身不能与外界振动环境匹配，拾取外界振动频率带较窄，不能保证多频率共振压电，导致发电量小，从而使得压电技术发展迟缓同时振动压电不能有效收集。因此，有必要设计一种更好的针对环境中振动进行能量收集的实验装置，以解决上述问题。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种平面型多频拾振俘能实验装置及其使用方法，可以多频率拾取环境中振动能量且进行高效转化、降低环境能量浪费，可提高发电装置的发电效率。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种平面型多频拾振俘能实验装置，包括：执行系统，包括拾振装置和用于为所述拾振装置提供振动能量的振动装置；控制系统，与所述振动装置内部的振动器连接，包括频率控制器和振动器保护开关，用于对所述振动器的变频控制和保证振动器的工作安全；分析系统，与所述拾振装置连接，用于将拾振装置转化的电信号进行检测和分析处理；所述拾振装置包括压电振子固定支架和固定于所述压电振子固定支架顶部且位于同一平面的多个压电振子。可选的，所述压电振子包括铜板基片与压电陶瓷，所述压电振子的一端与所述压电振子固定支架的顶部固定，所述压电振子的自由端配置有质量块；所述压电振子通过多条引线与所述分析系统相连。进一步的，所述引线分为正负两极，正极引线包括多频拾振装置压电振子正极引线I，多频拾振装置压电振子正极引线II，多频拾振装置压电振子正极引线III，分别连接于压电振子的压电陶瓷上；负极引线包括多频拾振装置压电振子负极引线I，多频拾振装置压电振子负极引线II，多频拾振装置压电振子负极引线III，分别连接于压电振子的铜板基片上。可选的，所述分析系统包括多端电并联实验板、整流电路、示波器、万用表以及计算机，所述多端电并联实验板与所述压电振子的正负极引线分别并联相接，通过多端电并联实验板的并联电信号经过整流电路进行整流，所述示波器与万用表对该并联电信号进行初步检测，最终输入到计算机中进行分析处理。进一步的，所述执行系统还包括位于所述振动装置下方的缓振装置，该缓振装置由多个缓振橡胶垫组成且通过缓振橡胶垫固定螺钉与大地固连。本专利技术还提供一种上述的平面型多频拾振俘能实验装置的使用方法，包括以下步骤：S10：配置拾振压电振子，设置执行系统的拾振装置，在压电振子固定支架的顶部固定若干压电振子，并在所述压电振子的自由端配置质量块，将压电振子的输出端与分析系统的多端电并联实验板相连；S20：配置执行系统的振动装置，设置振动器与控制系统的频率控制器、振动器保护开关相连；S30：在压电振子固定支架的顶部布置三个压电振子，三个压电振子的自由端分别配置相同数量的质量块，通过振动装置激励拾振装置随之振动拾振，拾振装置将机械能转化为电能，电信号经过分析系统的整流电路进行整流，并通过示波器与万用表对压电信号进行初步检测，最终输入计算机中进行数据分析处理；S40：改变压电振子自由端配置的质量块的数量，使得不同的压电振子自由端的质量块的数量分别不同，使得频率控制器在相同的调节范围内进行振动频率控制，使得拾振装置在该振动激励下拾取外界振动进行压电，进而通过分析系统进行压电数据统计与分析；S50：对比步骤S30和步骤S40两次的实验压电信号的检测数据进行分析。在步骤S30中，启动实验装置，振动器保护开关闭合，通过频率控制器在一定的振动频率范围内进行调节，振动器开始在该振动频率范围内发生不同频率的振动，通过振动装置激励拾振装置随之振动拾振。由上，本专利技术的平面型多频拾振俘能实验装置在增加振子数量的同时，为不同单振子配置不同数量质量块，在提高装置收集电量的同时增加装置拾振频率范围，进而提高拾振俘能实验装置的发电效率，从而为以后压电设备的优化改进提出一种新的方法和思路，进而在一定的意义上推进压电技术与装置的发展。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1为本专利技术优选实施例的平面型多频拾振俘能实验装置的系统框图；图2为本专利技术的平面型多频拾振俘能实验装置的结构示意图；图3为本专利技术的平面型多频拾振俘能实验装置的多频拾振装置的结构示意图；图4为本专利技术的平面型多频拾振俘能实验装置的压电振子的结构示意图。图中，1—振动器保护开关，2—频率控制器，3—振动装置，4—缓振装置，5—拾振装置，6—多端电并联实验板，7—整流电路，8—示波器，9—万用表，10—计算机，11—控制系统，12—执行系统，13—分析系统，14—缓振橡胶垫，15—缓振橡胶垫固定螺钉，16—振动装置固定螺钉，17—振动器固定螺钉，18—振动器，19—振动装置壳体，20—压电振子，21—压电振子固定支架，22—拾振装置固定螺母，23—多频拾振装置压电振子正极引线I，24—多频拾振装置压电振子负极引线I，25—多频拾振装置压电振子正极引线II，26—多频拾振装置压电振子负极引线II，27—多频拾振装置压电振子正极引线III，28—多频拾振装置压电振子负极引线III，35—质量块，36—压电陶瓷，37—铜板基片。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。如图1-4所示，本专利技术提供的平面型多频拾振俘能实验装置包括控制系统11，执行系统12以及分析系统13，其中控制系统11包括振动器保护开关1与频率控制器2；执行系统12包括振动装置3、缓振装置4和拾振装置5；分析系统13包括多端电并联实验板6、整流电路7、示波器8、万用表9以及计算机10。其中，振动装置3内部设有振动器18，为拾振装置5提供振动能量，振动器18与所述频率控制器2和振动器保护开关1连接，频率控制器2实现对振动器18的变频控制，振动器保护开关1可保证振动器18工作的安全性，振动装置3外部设有振动装置壳体19，振动装置壳体19的顶部通过拾振装置固定螺母22与拾振装置5相连，振动装置壳体19的底部固定在缓振装置4上，振动装置壳体19通过振动装置固定螺钉16固定在缓振装置4的上方，缓振装置4由多个缓振橡胶垫14组成且通过缓振橡胶垫固定螺钉15与大地固连。振动器18本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面型多频拾振俘能实验装置，其特征在于，包括：执行系统(12)，包括拾振装置(5)和用于为所述拾振装置(5)提供振动能量的振动装置(3)；控制系统(11)，与所述振动装置(3)内部的振动器(18)连接，包括频率控制器(2)和振动器保护开关(1)，用于对所述振动器(18)的变频控制和保证振动器(18)的工作安全；分析系统(13)，与所述拾振装置(5)连接，用于将拾振装置(5)转化的电信号进行检测和分析处理；所述拾振装置(5)包括压电振子固定支架(21)和固定于所述压电振子固定支架(21)顶部且位于同一平面的多个压电振子(20)。

【技术特征摘要】
1.一种平面型多频拾振俘能实验装置，其特征在于，包括：执行系统(12)，包括拾振装置(5)和用于为所述拾振装置(5)提供振动能量的振动装置(3)；控制系统(11)，与所述振动装置(3)内部的振动器(18)连接，包括频率控制器(2)和振动器保护开关(1)，用于对所述振动器(18)的变频控制和保证振动器(18)的工作安全；分析系统(13)，与所述拾振装置(5)连接，用于将拾振装置(5)转化的电信号进行检测和分析处理；所述拾振装置(5)包括压电振子固定支架(21)和固定于所述压电振子固定支架(21)顶部且位于同一平面的多个压电振子(20)。2.如权利要求1所述的平面型多频拾振俘能实验装置，其特征在于，所述压电振子(20)包括铜板基片(37)与压电陶瓷(36)，所述压电振子(20)的一端与所述压电振子固定支架(21)的顶部固定，所述压电振子(20)的自由端配置有质量块(35)；所述压电振子(20)通过多条引线与所述分析系统(13)相连。3.如权利要求2所述的平面型多频拾振俘能实验装置，其特征在于，所述引线分为正负两极，正极引线包括多频拾振装置压电振子正极引线I(23)，多频拾振装置压电振子正极引线II(25)，多频拾振装置压电振子正极引线III(27)，分别连接于压电振子(20)的压电陶瓷(36)上；负极引线包括多频拾振装置压电振子负极引线I(24)，多频拾振装置压电振子负极引线II(26)，多频拾振装置压电振子负极引线III(28)，分别连接于压电振子(20)的铜板基片(37)上。4.如权利要求3所述的平面型多频拾振俘能实验装置，其特征在于，所述分析系统(13)包括多端电并联实验板(6)、整流电路(7)、示波器(8)、万用表(9)以及计算机(10)，所述多端电并联实验板(6)与所述压电振子(20)的正负极引线分别并联相接，通过多端电并联实验板(6)的并联电信号经过整流电路(7)进行整流，所述示波器(8)与万用表(9)对该并联电信号进行初步检测，最终输入到计算机(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：田莹，张旭，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37