[发明专利]基于声音能量的摩擦纳米发电机的速度传感器及其应用

说明书

本发明属于摩擦纳米技术领域，其涉及基于声音能量的摩擦纳米发电机及采用该发电机的速度传感器及速度传感器的应用，现有利用声音能量的发电机和声音传感器，普遍存在不能很好的将声音聚集，导致大部分声音能量浪费掉，基于声音能量的摩擦纳米发电机，包括圆柱形空心管道组成的声音管道和摩擦纳米发电机，独特的管式结构设计有利于声能的聚集和声压的增强，在摩擦纳米技术领域有很好的发展前景。

技术领域

本发明属于摩擦纳米技术领域，具体涉及管道结构的基于声音能量的摩擦纳米发电机及采用该发电机的速度传感器及速度传感器的应用。

背景技术

摩擦纳米发电机是一种新型的自供电装置，利用摩擦电效应和静电感应相结合的原理，它能够从环境中直接收集微小能量变化并将其转化为电能；其已被证明可安装在一个小型机械泵上，将机械泵的声波能量转化为电能，可以作为稳定的电源直接点燃8个绿色商业发光二极管，这表明，摩擦电纳米发电机在实际环境中有很大的应用潜力，例如在工厂中用该摩擦纳米发电机制作成阵列，可以收集某些连续运转的机器产生的噪音能量。

现有利用声音能量的发电机和声音传感器，普遍存在不能很好的将声音聚集，并传递至发电机供其使用的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供基于声音能量的摩擦纳米发电机及采用该发电机的速度传感器及速度传感器的应用，解决难以收集较多声音的问题。

其技术方案是，摩擦纳米发电模块，包括摩擦纳米发电机和声音收集部分，所述声音收集部分包括第一声音管道，所述第一声音管道由中空管状结构构成，所述第一声音管道包含第一中空管状结构和第二中空管状结构，所述中空管状结构为圆柱管，所述摩擦纳米发电机包括导电布，所述第二中空管状结构位于第一中空管状结构的一端端口固定摩擦纳米发电机，所述第二中空管状结构端口与摩擦纳米发电机导电布布面垂直，所述第一中空管状结构直径大于第二中空管状结构，所述第二中空管状结构固定摩擦纳米发电机的一端位于第一中空管状结构内部，所述摩擦纳米发电机边缘与第一中空管状结构内壁相贴，当声音从中空管状结构进入，摩擦纳米发电机振动发电，声音在中空管状结构空间以球面波传输，当声波波长远大于管口直径时管状结构能够将球面波转化为平面波，平面波声波能量在平行方向更加集中，有利于增强摩擦纳米发电机的输出，声音在空气中速度约为340m/s，也就是说20000Hz的声音，波长为1.7cm，生活中频率噪声频率一般都是低频噪声，火车运行声音频率在250-2000Hz，此时声音最小波长为17cm，此时管道直径可以设置低于10cm，此时管道中声波可视为平面波，所述第一中空管状结构作用是进一步收集声音，管口越大收集声音能力越强，另外声音进入所述第一中空管状结构中与管壁碰撞可以形成回声，进一步增大增强声压。

速度传感器，包括第二声音管道和摩擦纳米发电机，所述第二声音管道由中空管状结构构成，所述中空管状结构为圆柱管，所述第二声音管道包括一个第一中空管状结构和两个第二中空管状结构，各所述第二中空管状结构端口固定摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机包括导电布，各所述第二中空管状结构端口与摩擦纳米发电机导电布布面垂直，各所述第二中空管状结构整体位于第一中空管状结构内部，各所述第二中空管状结构固定连接摩擦纳米发电机的端口在第一中空管状结构一侧，各所述摩擦纳米发电机中心距离为S，当声音从中空管状结构进入，摩擦纳米发电机振动发电，声音在中空管状结构空间以球面波传输，当声波波长远大于管口直径时管状结构能够将球面波转化为平面波，平面波声波能量在平行方向更加集中，有利于增强摩擦纳米发电机的输出，声音在空气中速度约为340m/s，也就是说20000Hz的声音，波长为1.7cm，生活中频率噪声频率一般都是低频噪声，火车运行声音频率在250-2000Hz，此时声音最小波长为17cm，此时管道直径可以设置低于10cm，此时管道中声波可视为平面波，所述第一中空管状结构作用是进一步收集声音，管口越大收集声音能力越强，另外声音进入所述第一中空管状结构中与管壁碰撞可以形成回声，进一步增大增强声压。