本发明专利技术一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器，属于利用摩擦纳米发电技术领域，包括：起到绝缘介电作用的薄膜层；位于所述薄膜层的上方，用于传导电的第一导电层；位于所述薄膜层的下方，用于传导电的第二导电层；所述薄膜层的边缘与第二导电层的边缘固定连接；位于第二导电层的下方，用于传导振动的振动传导层；振动传导层的边缘与所述第二导电层的边缘固定连接，本发明专利技术所设计的基础发电单元，由刷有导电油墨的FEP薄膜和导电织物构成，与其他小球振动的振动能收集装置相比，结构更加小巧，便于安装在各种空间已监测振动，采取简易的FEP薄膜结构，制作更为简单，成本更低。成本更低。成本更低。
【技术实现步骤摘要】
一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器
[0001]本专利技术属于利用摩擦纳米发电
，涉及一种基于摩擦纳米发电机的振动传感器。
技术介绍
[0002]近年来，各种机械设备层出不穷，基础设施结构在环境动力载荷作用下存在长期持续性振动现象，将结构振动机械能收集转化为电能，有望为感知系统持续供能，从而实现结构运营期服役状态的全时无源感知。振动可以作为检测机械工作状态的一项重要指标，振动能量收集已成为能量收集技术的一大研究热点。振动传感作为一种最通常的感知方式，在物体状态识别感知方面展现出了极大的优越性。
[0003]经过几十年的发展，采集振动能的技术有电磁发电技术、压电发电技术和静电感应技术。然而电磁发电技术系统复杂，质量大，笨重，因此不适用于设备状态检测；压电发电技术成本高，发电量小，发电量很难被收集利用；静电感应技术需启用电源，电量小，也很难收集利用。因此，新的振动能采集技术的研究刻不容缓。
[0004]摩擦纳米发电机是一种基于摩擦起电和静电感应原理的新型能源采集技术，可有效地将低频低振幅的机械能转化为电能。而且，TENG输出的电信号(电压、电流和转移电荷量)可以用作环境监测的信号，从而TENG可以作为自驱动传感器使用，实现对环境的监测和传感器的电源供给。所以，使用TENG采集设备、仪器的振动能量，是未来微纳能源的重要发展方向。
技术实现思路
[0005]为了解决机械设备微小振动能不便于监测与收集的问题，本专利技术提供本专利技术采用的技术方案是：一种基于摩擦纳米发电机的振动传感器，包括：
[0006]起到介电作用的薄膜层；
[0007]位于所述薄膜层的上方，用于传导电的第一导电层；
[0008]位于所述薄膜层的下方，用于传导电的第二导电层；所述薄膜层的边缘与所述第二导电层的边缘固定连接；
[0009]位于所述第二导电层的下方，用于传导振动的振动传导层；
[0010]所述振动传导层的边缘与所述第二导电层的边缘固定连接。
[0011]进一步地：所述薄膜层采用的全氟乙烯丙烯共聚物薄膜。
[0012]进一步地：所述第一导电层采用油墨层，所述油墨层通过将油墨均匀涂刷在所述全氟乙烯丙烯共聚物薄膜的上层形成。
[0013]进一步地：所述第二导电层采用导电织物。
[0014]进一步地：所述振动传导层采用均匀设置穿孔的支撑板，所述支撑板采用绝缘材料3D打印PLA制成。
[0015]进一步地：所述薄膜层与所述第一导电层及第二导电层，三者形状相同，所述薄膜
层优选正方形。
[0016]进一步地：所述薄膜层的面积小于第二导电层的面积，所述第一导电层的面积小于所述薄膜层的面积。
[0017]进一步地：还包括用于连接所述第一导电层和第二导电层的导线。
[0018]进一步地：还包括黏贴在所述在所述第一导电层的上部中间位置用于增加所述薄膜层和所述第一导电层接触分离力的质量块，所述质量块采用片状金属。
[0019]一种自供能装置，包括：整流电路和所述的基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器；所述整流电路和所述薄膜振动传感器电连接。
[0020]本专利技术提供的一种基于摩擦纳米发电机的振动传感器，利用摩擦起电和静电感应产生电信号，当振动设备未发生振动时，发电单元内部之间不会发生接触分离产生感应电荷；而在振动设备产生振动时，传感器将发生同时产生振动，进而带动发电单元内部刷有油墨的FEP薄膜和导电织物之间发生微观接触分离，由于两者之间电负性的差异，导电油墨层失去电子带正电，FEP薄膜得到电子带负电，当设备停止振动过后，传感器也随之恢复稳定，本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0021](1)本专利技术所设计的基础发电单元，由刷有导电油墨的FEP薄膜和导电织物构成，与其他小球振动的振动能收集装置相比，结构更加小巧，便于安装在各种空间已监测振动；
[0022](2)对于各种机械设备振动的复杂环境，可以通过将多个本振动装置构成阵列以实现对复杂环境的有效感知；
[0023](3)正方形的形状使得装置的可集成性更好，通过集成，实现了增加基础发电单元即可有效提升电能输出。
[0024](4)采取简易的FEP薄膜结构，制作更为简单，成本更低。
[0025](5)该装置结构小巧简单，方便在各种振动场合使用。
[0026](6)本专利技术可以直接给传感器进行供电，在配备超级电容器或电池组成自充电能量系统后，直接收集振动能，无需体积较大的能量管理电路，就能够持续不断的驱动各种传感设备及机械装置。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本专利技术一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器整体结构示意图；
[0029]图2是本专利技术一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器振动示意图；
[0030]图3是本专利技术一种基于摩擦纳米发电机的仿生触觉传感器中发电单元剖析图；
[0031]图4是本专利技术一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器自供能发电原理图。
[0032]图中：1、支撑基座，2、振动传导层，3、第二导电层，4、薄膜层，5、第一导电层，6、质量块。
具体实施方式
[0033]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0036]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器，其特征在于：包括：起到介电作用的薄膜层(4)；位于所述薄膜层(4)的上方，用于传导电的第一导电层(5)；位于所述薄膜层(4)的下方，用于传导电的第二导电层(3)；所述薄膜层(4)的边缘与所述第二导电层(3)的边缘固定连接；位于所述第二导电层(3)的下方，用于传导振动的振动传导层(2)；所述振动传导层(2)的边缘与所述第二导电层(3)的边缘固定连接。2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器，其特征在于：所述薄膜层(4)采用的全氟乙烯丙烯共聚物薄膜。3.根据权利要求2所述的一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器，其特征在于：所述第一导电层(5)采用油墨层，所述油墨层通过将油墨均匀涂刷在所述全氟乙烯丙烯共聚物薄膜的上层形成。4.根据权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器，其特征在于：所述第二导电层(3)采用导电织物。5.根据权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的薄膜振动传感器，其特征在于：所述振动传导层(2)采用均匀设置穿孔的支撑板，所述支撑板...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏义，席子岳，于洪勇，林叶锦，徐瑞江，张奇奇，张益平，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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