[发明专利]一种利用多孔的声能采集器实现噪音选择性发电的方法

说明书

一种利用多孔的声能采集器实现噪音选择性发电的方法，实现船舶机舱内噪声恒压供电和低压蓄电的方法及系统。包括：使用控制模块依据声能大小控制声能采集器上孔洞的开闭和隔离开关的切换；使用多孔的基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器收集船舶机舱内的噪声；使用亥姆霍兹共鸣器将收集的声音进行放大处理；使用压电陶瓷换能器实现声能到电能的转换；将大噪声时换能器输出的恒压电流接入设备；将小噪声时换能器输出的低压交流电整流后接入蓄电池，为电池充电，并将电池作为备用电源。该系统能够收集利用船舶机舱内噪声，同时减少船舶机舱内的噪声污染，可以简单、有效地实现对噪声的处理和再利用。

技术领域

本发明涉及新能源发电领域，具体涉及一种利用多孔的声能采集器实现噪音选择性发电的方法

背景技术

声波在一定条件下，遇到屏障能转化为电能，如噪声达到160dB的喷气式飞机，其声功率达到10000W；噪声达到140dB的大型鼓风机，其声功率为100W；船舶机舱安装有上万千瓦的柴油机(主机)、柴油发电机组、增压器等，这些设备的持续运行其产生大的噪声能量，可以满足发电需求。

基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器突破了尺寸对作用频率的限制，可以完成小尺寸采集低频电能；并且由于声学超材料的空间结构对称性，可以实现对多个方向的声能采集；同时引入缺陷态，使得声能局域在缺陷处，局域声压放大，声能得到汇聚；所以基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器可以更高效率地完成对声能的收集。

采用压电陶瓷换能器具有良好的压电效应，通过噪声声波的作用力使得压变材料产生应变，进而产生极化电场，从而完成声电转换的过程。并且压电材料受力产生的电荷量与外力大小成正比，即外力一定压电材料产生的电压一定。

发明内容

本发明提供了一种利用多孔的基于双缺陷声学超材料的宽频声能收集器实现船舶机舱内噪声恒压供电和低压蓄电的方法及系统，以解决现有的船舶机舱内噪声处理和再利用的问题；恒压电流直连设备使用，并且低压电流接入蓄电池作为备用，相比较于将任意大小的电流全部接入蓄电池中，减少了蓄电池充电用电的损耗，提高了电能的使用效率。

一种利用多孔的声能采集器实现噪音选择性发电的方法，包括如下步骤：

步骤一：安装基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器、亥姆霍兹共鸣器以及压电陶瓷换能器，以及配套的带有噪音测量装置的控制装置；其中在宽频声能采集器上制作声音收集孔洞，使用控制模块依据所处环境下声能的大小实时地对声能采集器的孔洞进行开闭处理并同时对隔离开关进行相应地切换；

步骤二：使用多孔的基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器收集噪声；

步骤三：使用亥姆霍兹共鸣器将收集的声音放大处理；

步骤四：使用压电陶瓷换能器实现声能到电能的转换；

步骤五：将大噪音情况下经换能器产生的恒压电流直接输入设备中进行供电；

步骤六：将小噪音情况下经换能器产生的低压交流电能经整流接入蓄电池，对电池充电。

进一步地，步骤一中，加装隔音材料的隔音屏障，减少声能的流失。

进一步地，步骤一中，安装多台基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器，每一台基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器配备一台亥姆霍兹共鸣器，在基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器上制作多处声音收集孔洞，保证能量的收集能够在±1％的范围内调控；然后将耦合的多孔的基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器和亥姆霍兹共鸣器接入压电陶瓷换能器。

进一步地，步骤一中，确定需要输入设备中的恒压电流的电压大小，设为U₀；依据公式计算出压电材料产生电压U₀所受到的外力F₀的数值：

Q＝C_d*V＝F*d₃₃