本發(fā)明涉及超聲無線能量傳輸領(lǐng)域，尤其是一種針對隔金屬板進(jìn)行無線輸能的換能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前運(yùn)用比較多的無線輸能方式主要有感應(yīng)耦合，電容耦合，微波，激光，磁耦合諧振方式等。當(dāng)傳輸介質(zhì)是空氣時，這些方式可適應(yīng)大部分的應(yīng)用場合和不同功率需求的能量傳輸。但在一些特定環(huán)境下，如透過金屬進(jìn)行無線輸能，這些方式由于自身技術(shù)的局限性而難以滿足要求。為此近年來不少學(xué)者提出利用超聲波進(jìn)行無線能量傳輸。

過去這方面的研究主要集中在透過人體組織為人體的植入設(shè)備進(jìn)行充電。而利用超聲波在空氣中進(jìn)行無線輸能，由于不具備明顯優(yōu)勢，研究很少。這些應(yīng)用主要都是小功率的，功率級別都在毫瓦級。而利用超聲波透過金屬進(jìn)行無線輸能，因為其不僅不存在法拉第電磁屏蔽效應(yīng)，而且因為金屬與用于聲電能量轉(zhuǎn)換的換能器聲阻抗接近，比起空氣和人體組織，更容易實現(xiàn)能量的高效傳輸，為此受到越來越多的研究和重視。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述無線傳輸?shù)牟蛔?，提供了一種針對隔金屬板進(jìn)行無線輸能的換能系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種針對隔金屬板進(jìn)行無線輸能的換能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)射換能器和接收換能器；發(fā)射換能器通過耦合劑與金屬容器的金屬隔板外表面貼合，接收換能器通過耦合劑與金屬容器的金屬隔板內(nèi)表面貼合；發(fā)射換能器將電信號轉(zhuǎn)換為超聲信號，超聲信號透過耦合劑穿過金屬隔板，再透過耦合劑由接收換能器接收；接收換能器將接收的超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)由后續(xù)電路作用到金屬容器中的用電設(shè)備。

優(yōu)選地，發(fā)射換能器和接收換能器包括：強(qiáng)力磁鐵材料和換能器件；其中，換能器件用于聲電能量的轉(zhuǎn)換；強(qiáng)力磁鐵材料用于使發(fā)射換能器或接收換能器固定在金屬容器的金屬隔板表面上。

優(yōu)選地，強(qiáng)力磁鐵材料安置于換能器件的前端，作為匹配層。

優(yōu)選地，強(qiáng)力磁鐵材料安置于換能器件的后端，作為背襯。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種針對隔金屬板進(jìn)行無線輸能的換能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示換能系統(tǒng)中發(fā)射換能器和接收換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種針對隔金屬板進(jìn)行無線輸能的換能系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括發(fā)射換能器1和接收換能器4；發(fā)射換能器1通過耦合劑2與金屬容器的金屬隔板3外表面貼合，接收換能器4通過耦合劑2與金屬容器的金屬隔板3內(nèi)表面貼合；發(fā)射換能器1用于將電信號轉(zhuǎn)換為超聲信號，超聲信號透過耦合劑穿過金屬隔板3，再透過耦合劑2由接收換能器4接收；接收換能器4將接收的超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)由后續(xù)電路作用到金屬容器中的用電設(shè)備。

圖2為圖1所示換能系統(tǒng)中發(fā)射換能器和接收換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，發(fā)射換能器或接收換能器包括：強(qiáng)力磁鐵材料5和換能器件6；其中，換能器件6用于聲電能量的轉(zhuǎn)換；強(qiáng)力磁鐵材料5用于使發(fā)射換能器1或接收換能器4固定在金屬容器的金屬隔板3表面上。

優(yōu)選地，可以將強(qiáng)力磁鐵材料5安置于換能器件6的前端，作為匹配層?；蛘?，可以將強(qiáng)力磁鐵材料5安置于換能器件6的后端，作為背襯。

本發(fā)明實施例提供的超聲無線傳輸換能器可以是基于超聲波透過金屬板進(jìn)行無線輸能的聲電轉(zhuǎn)換通道，其可在無需借助外力的情況下牢牢固定在金屬壁上，使用方便可靠。利用超聲波透過金屬進(jìn)行無線輸能，因為其不僅不存在法拉第電磁屏蔽效應(yīng)，而且因為金屬與用于聲電能量轉(zhuǎn)換的換能器聲阻抗接近，比起空氣和人體組織，更容易實現(xiàn)能量的高效傳輸。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種針對隔金屬板進(jìn)行無線輸能的換能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)射換能器和接收換能器；發(fā)射換能器通過耦合劑與金屬容器的金屬隔板外表面貼合，接收換能器通過耦合劑與金屬容器的金屬隔板內(nèi)表面貼合；發(fā)射換能器將電信號轉(zhuǎn)換為超聲信號，超聲信號透過耦合劑穿過金屬隔板，再透過耦合劑由接收換能器接收；接收換能器將接收的超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)由后續(xù)電路作用到金屬容器中的用電設(shè)備。本發(fā)明提供的超聲無線傳輸換能器可在無需借助外力的情況下固定在金屬壁上，使用方便。利用超聲波透過金屬進(jìn)行無線輸能，不僅不存在法拉第電磁屏蔽效應(yīng)，而且金屬與用于聲電能量轉(zhuǎn)換的換能器聲阻抗接近，比空氣和人體組織，更容易實現(xiàn)能量的高效傳輸。

技術(shù)研發(fā)人員：王俊;張碧星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.11
技術(shù)公布日：2017.09.01