基于薄板的高效二维欧拉式声学黑洞能量采集装置

本发明属于能量采集领域，涉及基于薄板的高效二维欧拉式声学黑洞能量采集装置。

背景技术：

1、无线传感器网络广泛应用于军事、环境、医疗、工业等领域，其中的传感器用于探测包括地震、电磁、温度、光强、压力、速度等周边环境中的各种物理量。在某些环境中给传感器供能成为一大难题，实现传感器的自供能可以有效的避免人力资源的浪费，因此合理的能量采集装置可以极大的便利传感器的使用，减少了人为检查次数。在自然界中，振动能量极为普遍，采集利用振动能也成为了能量采集的一大主要分支，自然界中存在最多的是低频的振动能，故设计一种低频能量采集装置是符合实际的，低频振动能的采集高效利用可以为传感器提供所需的功率。本发明提出了一种基于声学黑洞结构的新型薄板振动能量采集装置，以薄板构件作为基础进行振动能量的采集，相比于原有的黑洞板在收集频率上有了降低，并且其效率有所提高，降低了采集频率可以更好的应用于低频环境中。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于薄板的高效二维欧拉式声学黑洞能量采集装置。对于已有的低频振动能量实现低频振动能的采集，为传感器的供能提供解决方法。现在主要的振动能量采集装置都是基于梁结构的设备，工程中薄板构件应用也较广泛，因此基于薄板的能量采集装置是有必要的。1)为了解决低频能量的采集；2)提高采集过程中的效率。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于薄板的高效二维欧拉式声学黑洞能量采集装置，该装置包括黑洞薄板、压电材料、铜封装层和固定支架；

4、黑洞薄板通过螺栓固定在固定支架上，铜封装层将压电材料封装成一个集成体，整体附着在黑洞薄板的下方；

5、黑洞薄板在满足结构强度前提下，对中心处去除一定材料使其满足欧拉式声学黑洞的厚度要求。

6、可选的，所述压电材料为锆钛酸铅压电陶瓷pzt，将振动能转换为电能进行存储或者供电，压电材料封装成一个整体，等效作为电流源进行能量供给，在一定的激励下，薄板随着环境频率进行规律的振动，基于声学黑洞的作用，薄板的振动集中到黑洞结构区域，在成本范围内，将压电装置布置在黑洞结构下方得到电能。

7、本发明的有益效果在于：能够在频率更低的振动环境中采集利用振动能，相比于其他的可以获得更高的效率，为传感器提供更多的能量。在保证薄板结构的工程要求的同时，可以节省一定的材料。

8、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.基于薄板的高效二维欧拉式声学黑洞能量采集装置，其特征在于：该装置包括黑洞薄板、压电材料、铜封装层和固定支架；

2.根据权利要求1所述的基于薄板的高效二维欧拉式声学黑洞能量采集装置，其特征在于：所述压电材料为锆钛酸铅压电陶瓷pzt，将振动能转换为电能进行存储或者供电，压电材料封装成一个整体，等效作为电流源进行能量供给，在一定的激励下，薄板随着环境频率进行规律的振动，基于声学黑洞的作用，薄板的振动集中到黑洞结构区域，在成本范围内，将压电装置布置在黑洞结构下方得到电能。

技术总结
本发明涉及一种基于薄板的高效二维欧拉式声学黑洞能量采集装置，属于能量采集领域。该装置包括黑洞薄板、压电材料、铜封装层和固定支架；黑洞薄板在满足结构强度前提下，对中心处去除一定材料使其满足欧拉式声学黑洞的厚度要求。所述压电材料为锆钛酸铅压电陶瓷PZT，将振动能转换为电能进行存储或者供电，压电材料封装成一个整体，等效作为电流源进行能量供给，在一定的激励下，薄板随着环境频率进行规律的振动，基于声学黑洞的作用，薄板的振动集中到黑洞结构区域，在成本范围内，将压电装置布置在黑洞结构下方得到电能。本发明能够在频率更低的振动环境中采集利用振动能，相比于其他的可以获得更高的效率，为传感器提供更多的能量。

技术研发人员：秦毅,韩刚侠,毛永芳,吴飞
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13