[发明专利]一种基于智能材料的自供电式机泵安康传感器及实现方法

权利要求书

1.一种基于智能材料的自供电式机泵安康传感器，包括振动监测传感器；其特征在于，还包括底座、振动俘能器和控制电路板；所述

振动俘能器包括压电材料层和弹性部件，弹性部件的一端固定在底座上，压电材料层均匀粘贴在弹性部件的表面；压电材料层的上下表面均匀覆盖电极，并由电极分别引出导线连接至控制电路板；

控制电路板上依次设置变压器、整流电路和滤波电路，变压器与压电材料层的电极相连，滤波电路的输出端接至所述振动监测传感器。

2.根据权利要求1所述的自供电式机泵安康传感器，其特征在于，所述弹性部件是指弹性梁，弹性梁的一端固定在底座上且另一端与底座保持间距。

3.根据权利要求1所述的自供电式机泵安康传感器，其特征在于，还包括与底座配套安装的外壳，所述振动监测传感器、振动俘能器和控制电路板位于底座和外壳之间的空腔内。

4.根据权利要求1至3任意一项中所述的自供电式机泵安康传感器，其特征在于，所述振动监测传感器中设置有线或无线通信模块，能够通过与之适配的有线连接或无线连接方式与上位计算机进行数据传输。

5.根据权利要求4所述的自供电式机泵安康传感器，其特征在于，所述无线通信模块是指LoRa、NB-IoT或WiFi无线通信模块，所述无线连接方式是指通过LoRa、NB-IoT或WiFi无线通信网关实现连接。

6.根据权利要求1所述的自供电式机泵安康传感器，其特征在于，

所述整流电路是全桥整流电路，包括四个整流二极管；其中，第一整流二极管的阳极和第四整流二极管的阴极与变压器的一端相连接，第二整流二极管的阳极和第三整流二极管的阴极与变压器的另一端相连接，第三整流二极管和第四整流二极管共阳极连接并接地；

所述滤波电路包括两个滤波电容、一个滤波电阻、一个限流电阻和一个稳压二极管；其中，第一整流二极管和第二整流二极管共阴极连接第一滤波电容的一端，第一滤波电容的该端串联一个滤波电阻后与第二滤波电容的一端相连；第一滤波电容的另一端连接第三整流二极管的阳极，第一滤波电容的该端还与第二滤波电容的另一端直接相连；第二滤波电容的一端串联限流电阻后再与稳压二极管的阳极相连，第二滤波电容的另一端直接与稳压二极管的阴极相连。

7.一种基于智能材料的自供电式机泵安康传感器的实现方法，其特征在于，是将权利要求1所述自供电式机泵安康传感器安装在机泵设备上，在机泵的运行过程中振动引起压电俘能器中弹性部件的振动，进一步引起粘贴在上面的压电材料层的振动，从而在压电材料层产生应力；由于压电材料的力电耦合性能，在应力的作用下于其上下表面产生电荷，从而将机泵振动产生的能量转化成电能，再通过控制电路板给振动监测传感器供电；该过程中，由压电材料层产生的电压V_p通过变压器变换到一个1-5V交流电压，通过四个整流二极管的整流作用，将交流电压转换成脉动直流电压；再通过两个滤波电容和滤波电阻的滤波作用，将脉动直流电压转化成直流电压；最后通过限流电阻和稳压二极管的调节输出一个1-5V的稳定直流电压，从而实现对振动监测传感器的供电；振动监测传感器将采集的振动信号通过无线网关或者有线的方式连接到上位计算机，从而实现机泵振动信号的搜集与传递。