一种基于摩擦纳米发电机的双亥姆霍兹谐振腔装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于摩擦纳米发电机的双亥姆霍兹谐振腔装置，涉及声能采集技术领域，包括形状相同的前亥姆霍兹共振腔室和后亥姆霍兹共振腔室，所述前亥姆霍兹共振腔室和后亥姆霍兹共振腔室为上表面窄下表面宽的中空台状结构，所述前亥姆霍兹共振腔室的上表面与后亥姆霍兹共振腔室的下表面相连接并对称设置，所述后亥姆霍兹共振腔室的上表面上设置有凹槽结构，所述凹槽结构内设置有摩擦纳米发电机，所述前亥姆霍兹共振腔室和后亥姆霍兹共振腔室的下表面处连接有多孔板，所述多孔板上设置有若干个贯穿多孔板设置的孔状结构

【技术实现步骤摘要】
一种基于摩擦纳米发电机的双亥姆霍兹谐振腔装置


[0001]本专利技术涉及声能采集
，具体而言，尤其涉及一种基于摩擦纳米发电机的双亥姆霍兹谐振腔装置
。

技术介绍

[0002]在物联网时代，人们迫切需要开发环保
、
独立且运行免维护的传感器设备
。
由于传感器设施工作环境中存在多种形式的能量，如太阳能
、
振动能
、
风能
、
声能等，从环境中采集能量为传感器设备的可持续供电提供了切实可行的解决方案
。
而在环境中的不同能量形式中，作为一种绿色
、
丰富和可持续的能源，声能的能量采集逐渐成为研究热点
。
[0003]开发新型能量采集方法对环境声能进行收集和利用，有广阔的利用价值和应用前景
。
但由于环境中声能的能量密度较低，研究人员尝试设计提出多种不同耦合强化结构的声能收集技术，主要的声学强化结构类型有：亥姆霍兹谐振腔
、
半波
/
四分之一波管谐振器和采用声子晶体
/
超材料的声能收集
。
通过对这些结构设计使入射声音与声能采集装置器件在一定频率下产生谐振，对环境中特定范围频率和声压级的声能进行高效采集利用
。
进一步的，这些声能采集方法利用压电材料或电磁结构将声能转化为电能，为低功耗传感器或用电设备功能，实现声能采集利用的目的
。
[0004]然而，其中研究与应用最广泛的传统亥姆霍兹共振结构的共振频率取决于共振箱的几何尺寸和开口的面积
。
这限制了它们可以调节的特定频率范围，因此对于广泛的声音调整可能不够灵活
。
同时共振器只能在其共振频率附近有效地工作，对于其他频率则效果较弱
。
这可能导致声失衡，因为它无法平稳地处理整个频谱，而且调整共振器以达到所需的声音效果可能需要结构上复杂的参数调整，这大大降低了结构应用的灵活性与可调整性
。
最后根据亥姆霍兹谐振器的布置和位置，它们可能会无意中造成声音反射或回声
。
这会可能产生不必要的声学效果
。

技术实现思路

[0005]根据上述提出现有亥姆霍兹谐振结构对声波频率的窄频响应的技术问题，而提供一种基于摩擦纳米发电机的双亥姆霍兹谐振腔装置，以实现声波的声压强化与对声波频率的宽频响应
。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种基于摩擦纳米发电机的双亥姆霍兹谐振腔装置，包括形状相同的前亥姆霍兹共振腔室和后亥姆霍兹共振腔室，所述前亥姆霍兹共振腔室和后亥姆霍兹共振腔室为上表面窄下表面宽的中空台状结构，所述前亥姆霍兹共振腔室的上表面与后亥姆霍兹共振腔室的下表面相连接并对称设置，所述后亥姆霍兹共振腔室的上表面上设置有凹槽结构，所述凹槽结构内设置有摩擦纳米发电机，所述前亥姆霍兹共振腔室和后亥姆霍兹共振腔室的下表面处连接有多孔板，所述多孔板上设置有若干个贯穿多孔板设置的孔状结构
。
[0008]进一步地，所述孔状结构包括相连的圆柱孔和圆台孔，所述圆柱孔的下表面与圆
台孔的上表面相通并且尺寸相同，所述圆台孔的下表面的面积大于上表面的面积，所述圆台孔的下表面靠近摩擦纳米发电机设置
。
[0009]进一步地，所述前亥姆霍兹共振腔室和后亥姆霍兹共振腔室的横截面为圆形
、
矩形
、
椭圆形中的一种
。
[0010]进一步地，所述摩擦纳米发电机包括由前亥姆霍兹共振腔室向后亥姆霍兹共振腔室方向依次设置的导电油墨层
、FEP
薄膜
、
中间环和铝膜
。
[0011]进一步地，所述圆柱孔与相连的圆台孔组成亥姆霍兹谐振腔，所述亥姆霍兹谐振腔吸收宽频声波
。
[0012]进一步地，所述圆台孔的锥率公式为：
[0013][0014]其中，
c
为声速，
r
i
为圆柱孔半径，
L
n
为多孔板厚度，
V
为前亥姆霍兹共振腔室或后亥姆霍兹共振腔室的腔室体积，
r0为圆台孔底面半径，
L
为圆柱孔长度，
L
p
为圆台孔长度
。
[0015]进一步地，所述导电油墨层和铝膜分别与一根导线相连，所述导线穿过后亥姆霍兹共振腔室上多孔板的孔状结构后与外接的用电设备相连
。
[0016]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0017]本专利技术采用基于摩擦纳米发电机双亥姆霍兹谐振腔结构的声能采集技术
。
通过双亥姆霍兹对称设计，实现更稳定的声能采集，多孔结构实验多孔并联谐振，强化声波声压
。
同时锥形颈部设计，可以通过调节颈部锥率
。
从而改变孔的谐振频率，实现声波宽频响应
。
[0018]本专利技术公开了圆台孔的锥率公式，对于结构的共振频率计算准确，依公式中参数为指导，改变结构的设计参数可较为准确的改变结构共振频率
。
附图说明
[0019]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
。
[0020]图1为本专利技术整体结构示意图
。
[0021]图2为本专利技术前后亥姆霍兹共振腔室主视图
。
[0022]图3为本专利技术前后亥姆霍兹共振腔室立体图
。
[0023]图4为本专利技术前后亥姆霍兹共振腔室俯视图
。
[0024]图5为本专利技术整体结构立体图
。
[0025]图6为本专利技术多孔板立体图
。
[0026]图7为本专利技术多孔板主视图
。
[0027]图8为本专利技术前亥姆霍兹共振腔室侧剖图
。
[0028]图9为本专利技术摩擦纳米发电机结构示意图
。
[0029]图中：
1、
前亥姆霍兹共振腔室；
2、
后亥姆霍兹共振腔室；
3、
凹槽结构；
4、
摩擦纳米发电机；
5、
多孔板；
6、
圆柱孔；
7、
圆台孔；
8、
导电油墨层；
9、FEP
薄膜；
10、
中间环；
11、
铝膜
。
具体实施方式
[0030]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双亥姆霍兹谐振腔装置，其特征在于，包括形状相同的前亥姆霍兹共振腔室
(1)
和后亥姆霍兹共振腔室
(2)
，所述前亥姆霍兹共振腔室
(1)
和后亥姆霍兹共振腔室
(2)
为上表面窄下表面宽的中空台状结构，所述前亥姆霍兹共振腔室
(1)
的上表面与后亥姆霍兹共振腔室
(2)
的下表面相连接并对称设置，所述后亥姆霍兹共振腔室
(2)
的上表面上设置有凹槽结构
(3)
，所述凹槽结构
(3)
内设置有摩擦纳米发电机
(4)
，所述前亥姆霍兹共振腔室
(1)
和后亥姆霍兹共振腔室
(2)
的下表面处连接有多孔板
(5)
，所述多孔板
(5)
上设置有若干个贯穿多孔板
(5)
设置的孔状结构
。2.
根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的双亥姆霍兹谐振腔装置，其特征在于，所述孔状结构包括相连的圆柱孔
(6)
和圆台孔
(7)
，所述圆柱孔
(6)
的下表面与圆台孔
(7)
的上表面相通并且尺寸相同，所述圆台孔
(7)
的下表面的面积大于上表面的面积，所述圆台孔
(7)
的下表面靠近摩擦纳米发电机
(4)
设置
。3.
根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的双亥姆霍兹谐振腔装置，其特征在于，所述前亥姆霍兹共振腔室
(1)
和后亥姆霍兹共振腔室
(2)

【专利技术属性】
技术研发人员：苑海超，熊江润，徐敏义，赵聪，张高荣，林凯，李琦，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：