專利名稱：一種水下非接觸供電方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水下供電技術(shù)領(lǐng)域；具體涉及到一種為水下電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)非接觸供電及能量補(bǔ)充的裝置。
背景技術(shù)：
隨著海洋與環(huán)境開發(fā)的迅速發(fā)展，自主式水下航行器或者自主式水下機(jī)器人(Autonomousunderwater vehicle,AUV)技術(shù)成為很多海洋技術(shù)發(fā)達(dá)國家的研究熱點(diǎn)。AUV是一種綜合了人工智能和其他先進(jìn)計(jì)算技術(shù)的任務(wù)控制器，集成了深潛器、傳感器、環(huán)境效應(yīng)、計(jì)算機(jī)軟件、能量儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換與推進(jìn)、新材料與新工藝、以及水下智能武器等高科技，軍事上用于反潛戰(zhàn)、水雷戰(zhàn)、偵察監(jiān)視和后勤支援等領(lǐng)域;AUV還可用于其他一些水下領(lǐng)域，如水下探測、海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋測繪等民用領(lǐng)域，此外也可用為工作平臺(tái)，實(shí)施近岸巡邏、干擾、潛水支援、水下導(dǎo)向和救援，以及在海洋施工中發(fā)揮作用。 另外，越來越多的水下無人值守的專用監(jiān)測設(shè)備如測溫、測深、測流、測繪設(shè)備等被廣泛地應(yīng)用于海洋開發(fā)與科學(xué)研究。由于完全自主式工作，沒有電纜供電，能源問題成為制約AUV及其它水下無人值守設(shè)備性能的最重要因素。AUV續(xù)航力、航速和負(fù)載能力，以及其它水下無人值守設(shè)備的連續(xù)工作時(shí)間均受制于其可用能源。而可用能源又取決于能源類型、平臺(tái)容許的質(zhì)量和空間等。目前多數(shù)AUV和其它水下無人值守設(shè)備均采用電池組供電。盡管能量密度(單位重量能量)較低，比能量(單位體積能量)較小，但考慮到成本、壽命、方便性、可維修性、安全性及構(gòu)件供應(yīng)的連續(xù)性等因素，電池尤其是一次電池和可充電電池(如鋰電池)在今后很長一段時(shí)間內(nèi)仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。目前，解決AUV及其它水下無人值守設(shè)備能源問題的主要技術(shù)途徑有(I)研發(fā)更大密度和容量的高性能電池銀氧化物-鋅電池是現(xiàn)有商用電池中能量密度最高的一種，它也是美國海軍大量使用的一種水下航行體動(dòng)力電池，美國海軍水下武器中心(NUWC)正在開發(fā)的充電式鋰鈷電池，能量密度和使用壽命預(yù)計(jì)比銀鋅-氧化物電池都有所提高。由于電池容量只能使得AUV續(xù)航能力及其它水下無人值守設(shè)備工作時(shí)間有一定的延長，并不能從根本上擺脫電池供電的制約，因此，尋求能夠在水下為AUV及其它水下無人值守設(shè)備供電的技術(shù)成為可能的發(fā)展方向。(2)采用水下非接觸供電方式為AUV及其它水下無人值守設(shè)備補(bǔ)充能量由于水具有導(dǎo)電性，海水更是電的良導(dǎo)體，采用水下電纜插頭插拔等接觸式有線連接供電是十分困難的，因此目前有人研究采用基于電磁感應(yīng)原理的非接觸供電方式為AUV及其它水下無人值守設(shè)備補(bǔ)充能量；電磁感應(yīng)式非接觸能量傳輸采用一種初級(jí)次級(jí)分離的變壓器，稱為松耦合變壓器的裝置來實(shí)現(xiàn)電能的非接觸傳輸。電磁感應(yīng)的有效作用距離是很近的，可以在近距離(毫米級(jí))實(shí)現(xiàn)大功率(千瓦級(jí))的能量傳輸，工業(yè)上主要用作有軌非接觸式無線供電。電磁感應(yīng)式非接觸供電技術(shù)的局限性在于感應(yīng)耦合環(huán)節(jié)的功率傳輸效率是整個(gè)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，由于變壓器初次級(jí)線圈之間氣隙的存在使得感應(yīng)耦合變低，從而成為影響整個(gè)系統(tǒng)功率傳輸效率提高的一個(gè)瓶頸。氣隙越大，效率越低，當(dāng)氣隙大于20_時(shí)，效率將降低到10%以下。由于海水作為導(dǎo)體介質(zhì)對于電磁場的衰減比空氣中更為顯著，目前電磁感應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于水下設(shè)備非接觸供電的研究只是剛剛開始，有很多物理問題尚未解決，也無成果應(yīng)用的實(shí)例。而且，電磁感應(yīng)式非接觸供電技術(shù)要求充電設(shè)備與被充設(shè)備實(shí)現(xiàn)近距離(毫米級(jí))精密對準(zhǔn)，對于AUV這種水下移動(dòng)平臺(tái)而言，要求其自己在水下完成如此高難度精確定位及對準(zhǔn)操作，并維持近距離(毫米級(jí))懸停，難度太大，很難實(shí)現(xiàn)；因此，需要更為便捷的遠(yuǎn)距離(米級(jí))非接觸供電技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可為AUV及其它水·下無人值守設(shè)備實(shí)現(xiàn)非接觸供電的方法和裝置，利用電聲換能技術(shù)，由供電基站將電能轉(zhuǎn)換為聲能，利用聲波能量匯聚技術(shù)，向能量接收端定向輻射聚焦聲波；聲波通過水介質(zhì)傳播至能量接收端，由其上的接收換能器將聲能又轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)對能量接收端的供電。本發(fā)明非接觸供電裝置包括供電基站單元和能量接收單元，供電基站單元固定安裝于水下某處，由岸站通過電纜供電，或者拖曳、安裝于水面平臺(tái)如艦艇、浮標(biāo)下方，由水面平臺(tái)通過電纜供電，能量接收單元安裝于AUV等水下移動(dòng)平臺(tái)，或其它水下無人值守的設(shè)備上，或由水下平臺(tái)或設(shè)備拖載，為AUV等水下平臺(tái)或其它水下無人值守的設(shè)備供電；工作時(shí)，AUV或其它水下無人值守的設(shè)備上在檢測自身電力不足時(shí)，利用通信鏈路(如水聲通信信道)向供電基站單元發(fā)出充電請求，獲得應(yīng)答后，完成向供電基站單元接近及姿態(tài)調(diào)整等動(dòng)作，使其接收換能器朝向供電基站單元方向，同時(shí)，供電基站單元也調(diào)整自身的發(fā)射換能器輻射方向，指向AUV或其它水下無人值守的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)水下移動(dòng)平臺(tái)的接收換能器與供電基站單元的發(fā)射換能器之間相互瞄準(zhǔn)，然后，由供電基站上的發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為換能器輻射表面的振動(dòng)機(jī)械能，向能量接收單元定向輻射聚焦聲波，聲波經(jīng)過水介質(zhì)傳播至能量接收單元，由其上的接收換能器轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)對能量接收端的供電，或者對可充電電池進(jìn)行充電。一般水下移動(dòng)平臺(tái)的接收換能器與供電基站單元的發(fā)射換能器之間的距離在數(shù)米至數(shù)厘米范圍內(nèi)均可工作(比如O 20m范圍或更遠(yuǎn))，一般在條件允許情況下，應(yīng)盡量縮短二者之間的距離以提高效率；同時(shí)，發(fā)射換能器與接收換能器的端面應(yīng)盡量平行，或者發(fā)射換能器的輻射波束指向接收換能器，而接收換能器端面盡量朝向波束到達(dá)方向。另外，在有條件的情況下，也可以通過人工調(diào)整供電基站單元的位置、姿態(tài)及其發(fā)射換能器指向，實(shí)現(xiàn)對水下平臺(tái)的瞄準(zhǔn)，主動(dòng)對水下平臺(tái)進(jìn)行非接觸充電。本發(fā)明可以有效地避免電磁感應(yīng)式非接觸供電技術(shù)要求充電設(shè)備與被充設(shè)備實(shí)現(xiàn)近距離(毫米級(jí))精密對準(zhǔn)的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)對AUV及其它水下無人值守設(shè)備的遠(yuǎn)距離(米級(jí))非接觸供電；或者在有人值守情況下，主動(dòng)對水下工作平臺(tái)實(shí)現(xiàn)非接觸能量補(bǔ)充。本發(fā)明具體內(nèi)容如下如圖I所示是本發(fā)明非接觸供電技術(shù)與裝置的原理框圖，本發(fā)明的非接觸供電裝置包括供電基站單元，如圖I (a)、能量接收單元，如圖1(b)。所述的供電基站單元包括電源輸入模塊11、電源調(diào)理模塊12、振蕩電路模塊13、功率放大模塊14、匹配電路模塊15、發(fā)射換能器16、聲學(xué)匹配器17、聲透鏡18。所述的能量接收單元包括聲透鏡21、聲學(xué)匹配器22、接收換能器23、匹配電路模塊24、整流電路模塊25、電源調(diào)理模塊26、充電電路模塊27、可充電電池組28。 所述的供電基站單元通過電源輸入模塊11，將各種不同的外部電源電氣連接至電源調(diào)理模塊12上，電源輸入模塊11具有不同的外部電源輸入接口，外部電源可以是交流電、直流電、太陽能電池、波浪能發(fā)電裝置等輸出的電能。電源調(diào)理模塊12是具有輸出穩(wěn)壓功能的多路電壓調(diào)整器，可以是集成穩(wěn)壓電源 模塊，也可以是分立元件組成的穩(wěn)壓電路；電源調(diào)理模塊12將外部輸入電源電壓調(diào)整到供電基站單元中各電路模塊所需的各種電壓，為各電路模塊供電。所述的振蕩電路模塊13由電源調(diào)理模塊12供電，用于激勵(lì)產(chǎn)生設(shè)定頻率的振蕩信號(hào)(即振蕩電能)，并電氣連接至所述的功率放大器14進(jìn)行功率放大，振蕩電路模塊13可以用多諧波振蕩電路，產(chǎn)生設(shè)定頻率的方波信號(hào)，或者用周期性脈沖發(fā)生電路，產(chǎn)生周期性脈沖信號(hào)，也可以用正弦波振蕩電路，產(chǎn)生單頻的正弦波信號(hào)。所述的功率放大器14由電源調(diào)理模塊12供電，并將振蕩電路模塊13產(chǎn)生的振蕩信號(hào)進(jìn)行功率放大，功率放大器14的輸出功率大小由應(yīng)用需求和電路的負(fù)載能力來確定。功率放大器14通過與之電氣連接的匹配電路模塊15，將功率放大后的振蕩信號(hào)加載到與之電氣連接的發(fā)射換能器16上，匹配電路模塊15是由電感、電容等元件串聯(lián)或者并聯(lián)組成的匹配網(wǎng)絡(luò)，用于改善發(fā)射換能器16作為電學(xué)負(fù)載的功率因數(shù)。
所述的發(fā)射換能器16將功率放大后的振蕩電能轉(zhuǎn)換為發(fā)射換能器輻射表面振動(dòng)的機(jī)械能，并通過與之固定連接(比如粘結(jié)或其他方式固定連接)的聲學(xué)匹配器17和聲透鏡18，向經(jīng)過對準(zhǔn)的能量接收單元的接收換能器23定向輻射聲波；所述的發(fā)射換能器16可以是壓電式換能器、電動(dòng)式換能器，也可以是超磁致伸縮換能器等一切可以將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的換能器件；發(fā)射換能器16可以是窄帶工作的，也可以是寬帶工作的；發(fā)射換能器16可以是由多個(gè)換能器組成的換能器陣。所述的聲學(xué)匹配器17內(nèi)側(cè)與發(fā)射換能器16的輻射表面固定連接(比如粘結(jié))，外側(cè)與聲透鏡18固定連接，是一個(gè)用多層聲阻抗大小不同的聲學(xué)材料并按一定順序緊密連接加工而成的聲學(xué)結(jié)構(gòu)體，用于實(shí)現(xiàn)換能器輻射表面與水介質(zhì)聲學(xué)阻抗的最佳匹配。所述的聲透鏡18固定連接在聲學(xué)匹配器17的外側(cè)，是一個(gè)用聲學(xué)材料并加工而成的具有凸或凹的外形的結(jié)構(gòu)體，用于將輻射聲波的能量匯聚在一定的波束角內(nèi)，該波束角一般小于10度。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所述的聲學(xué)匹配器17與聲透鏡18可以合并設(shè)計(jì)為一個(gè)兼有二者功能的器件；二者還可以與發(fā)射換能器16的輻射面合并設(shè)計(jì)，使得發(fā)射換能器16成為一個(gè)兼有電聲換能、聲輻射、聲匹配、聲透鏡四種功能的器件。所述的能量接收單元通過所述的聲透鏡21和外側(cè)與之固定連接的聲學(xué)匹配器22，將水中的聲波耦合至固定連接在聲學(xué)匹配器22內(nèi)側(cè)的接收換能器23的表面；所述的聲透鏡21及聲學(xué)匹配器22與供電基站單元中的聲透鏡18及聲學(xué)匹配器17具有相似性質(zhì)的聲學(xué)結(jié)構(gòu)體。
所述的接收換能器23將耦合接收到的聲波能量轉(zhuǎn)換為交流振蕩的電能，所述的接收換能器23可以是壓電式換能器、電動(dòng)式換能器等一切可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為交變振蕩電能的換能器件；接收換能器23可以是窄帶工作的，也可以是寬帶工作的；接收換能器23可以是由多個(gè)換能器組成的換能器陣。接收換能器23轉(zhuǎn)換的交變振蕩的電能經(jīng)過與之電氣連接的匹配電路模塊24加載到整流電路模塊25 ;所述的匹配電路模塊24是由電感、電容等元件串聯(lián)或者并聯(lián)組成的匹配網(wǎng)絡(luò)，用于改善接收換能器23作為聲學(xué)負(fù)載的功率因數(shù)。所述的整流電路模塊25，是一個(gè)由多只整流二極管組成的整流網(wǎng)絡(luò)，一般采用橋式整流電路，將接收換能器23轉(zhuǎn)換得到的交變振蕩的電能轉(zhuǎn)換為直流電能，并為與之電氣連接的電源調(diào)理模塊26供電。所述的電源調(diào)理模塊26是具有輸出穩(wěn)壓功能的多路電壓調(diào)整器，可以是集成穩(wěn)壓電源模塊，也可以是分立元件組成的穩(wěn)壓電路；電源調(diào)理模塊26將整流電路模塊25整 電。所述的充電電路模塊27由電源調(diào)理模塊26供電，其輸出端電氣連接著可充電電池組28，用于完成對可充電電池組28的充電；可充電電池組28可以是鋰電池等可充電電池組成的電池組。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，聲透鏡21和聲學(xué)匹配器22可以合并設(shè)計(jì)為一個(gè)兼具能量匯聚和聲學(xué)匹配功能的器件，也可以將二者與接收換能器23的接收面合并設(shè)計(jì)，使得接收換能器23成為一個(gè)兼具聲能量匯聚、聲匹配、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換功能的器件；另外，所述的電源調(diào)理模塊26的輸出也可以直接用于為移動(dòng)平臺(tái)的電子設(shè)備供電，或者，所述的電源調(diào)理模塊26也可以通過設(shè)計(jì)并入到充電電路模塊27，只對可充電電池組28充電。本發(fā)明帶來的優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果是(I)由于水是聲波的良好介質(zhì),聲波在水中損耗很小，因此相對于利用電磁波方式的非接觸能量傳輸，本發(fā)明更能減少能量在傳輸過程中的損耗。(2)由于同頻率聲波相對電磁波而言的波長很小，因此更易于在較小的尺寸下，將聲波能量定向匯聚于一個(gè)很窄的波束角內(nèi)。(3)由于聲波能量高匯聚度的優(yōu)點(diǎn)，可以在較大距離上實(shí)現(xiàn)能量傳輸，避免了電磁感應(yīng)式非接觸能量傳輸技術(shù)所要求的近距離、高精密對準(zhǔn)的難題；同時(shí)，還方便遠(yuǎn)距離非接觸供電技術(shù)及裝置的實(shí)現(xiàn)。(4)聲波在水下的輻射功率可以達(dá)到千瓦數(shù)量級(jí)，因此，可以實(shí)現(xiàn)較大功率的非接觸供電。


圖I本發(fā)明非接觸供技術(shù)與裝置的原理框圖(a)為供電基站單元，其中，11-電源輸入模塊，12-電源調(diào)理模塊，13-振蕩電路模塊，14-功率放大模塊,15-匹配電路模塊,16-發(fā)射換能器,17-聲學(xué)匹配器,18-聲透鏡。(b)為能量接收單元，其中，21-聲透鏡，22-聲學(xué)匹配器，23-接收換能器，24-匹配電路模塊，25-整流電路模塊，26-電源調(diào)理模塊，27-充電電路模塊，28-可充電電池組。
圖2本發(fā)明非接觸供技術(shù)與裝置的實(shí)例圖31-信號(hào)發(fā)生器，32-功率放大器，33-發(fā)射換能器，34-水中聲波波束，35-試驗(yàn)水槽，36-接收換能器，37-橋式整流電路，38-電阻，39-發(fā)光二極管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖2，通過實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍并不局限于實(shí)施例所描述的范圍。如附圖2所示，是本發(fā)明實(shí)施的非接觸供電技術(shù)與裝置的一個(gè)實(shí)例。試驗(yàn)水槽35中灌裝清水至20cm高度，將發(fā)射換能器33和接收換能器36面對面固定安放于水槽35內(nèi)，二者相距10cm。 利用信號(hào)發(fā)生器31產(chǎn)生一個(gè)65. OkHz的正弦信號(hào)，經(jīng)過功率放大器32進(jìn)行功率放大至15V峰值電壓，電氣連接至中心頻率為65kHz的發(fā)射換能器33，發(fā)射換能器33向水中輻射聲波波束34，經(jīng)過水介質(zhì)傳播至中心頻率相同的接收換能器36，將聲能轉(zhuǎn)換為電能，可以用示波器觀察到接收電壓峰值約5V，將此輸出連接至一個(gè)橋式整流電路37，轉(zhuǎn)換為直流電壓，再將此直流電壓信號(hào)經(jīng)過一個(gè)100 Ω的電阻38，連接至一個(gè)發(fā)光二極管39，可以觀察到發(fā)光二極管39發(fā)光，移動(dòng)換能器相對位置，可以觀察到發(fā)光二極管39亮度發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一種水下非接觸供電方法，其步驟為 1)水下移動(dòng)平臺(tái)上的能量接收單元利用通信鏈路向固定安裝于水中的供電基站單元發(fā)出充電請求； 2)所述移動(dòng)平臺(tái)收到所述供電基站單元的應(yīng)答信息后，調(diào)整所述能量接收單元的接收換能器與所述供電基站單元的發(fā)射換能器之間為相互瞄準(zhǔn)； 3)所述供電基站單元產(chǎn)生設(shè)定頻率的振蕩信號(hào)，并對其進(jìn)行功率放大； 4)所述發(fā)射換能器將功率放大后的振蕩電能轉(zhuǎn)換為振動(dòng)機(jī)械能后，產(chǎn)生向所述能量接收單元定向輻射聚焦聲波； 5)聲波經(jīng)水介質(zhì)傳至所述能量接收單元，所述接收換能器將接收的聲波轉(zhuǎn)換為電能 后，對所述能量接收單元的充電電池進(jìn)行充電。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于調(diào)整所述能量接收單元的接收換能器與所述供電基站單元的發(fā)射換能器之間為相互瞄準(zhǔn)的方法為調(diào)整所述發(fā)射換能器的發(fā)射端面與所述接收換能器的接收端面相互平行；或者調(diào)整所述發(fā)射換能器的輻射波束指向所述接收換能器，所述接收換能器的接收端面朝向該輻射波束到達(dá)方向。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述發(fā)射換能器的發(fā)射端面與接收換能器的接收端面之間的距離為O 20m ;所述的發(fā)射換能器為壓電式換能器、或電動(dòng)式換能器、或超磁致伸縮換能器。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于將功率放大后的振蕩信號(hào)經(jīng)一匹配電路進(jìn)行功率調(diào)整后發(fā)送給所述發(fā)射換能器；所述發(fā)射換能器經(jīng)一聲學(xué)匹配器，對所述發(fā)射換能器輻射表面與水介質(zhì)聲學(xué)阻抗進(jìn)行最佳匹配后，利用聲透鏡將所發(fā)射聲波向所述能量接收單元定向輻射聚焦。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述能量接收單元利用一聲透鏡和一聲學(xué)匹配器將水中的聲波耦合至與所述接收換能器；所述接收換能器將轉(zhuǎn)換后的電能經(jīng)一匹配電路進(jìn)行功率調(diào)整后發(fā)送給整流電路模塊；所述整流電路模塊將交變振蕩的電能轉(zhuǎn)換為直流電能后，對所述能量接收單元的充電電池進(jìn)行充電。
6.一種水下非接觸供電裝置，包括供電基站單元和能量接收單元；其特征在于所述供電基站單元包括電源輸入模塊(11)、電源調(diào)理模塊(12)、振蕩電路模塊(13)、功率放大模塊(14)、發(fā)射換能器(16)、聲透鏡(18);所述能量接收單元包括聲透鏡(21)、接收換能器(23)、整流電路模塊(25)、電源調(diào)理模塊(26)、充電電路模塊(27)、可充電電池組(28);其中 電源輸入模塊(11)與電源調(diào)理模塊(12)電連接，電源調(diào)理模塊(12)分別與振蕩電路模塊(13)、功率放大模塊(14)電連接；功率放大器(14)分別與振蕩電路模塊(13)、發(fā)射換能器(16)連接，用于對振蕩電路模塊(13)產(chǎn)生的振蕩信號(hào)進(jìn)行功率放大后輸出到發(fā)射換能器(16);發(fā)射換能器(16)用于將功率放大后的振蕩電能轉(zhuǎn)換為振動(dòng)機(jī)械能，并通過與之固定連接的聲透鏡(18)向經(jīng)對準(zhǔn)的接收換能器(23)定向輻射聲波； 聲透鏡(21)用于將水中的聲波耦合至與之固定連接的接收換能器(23);接收換能器(23)用于將耦合接收到的聲波能量轉(zhuǎn)換為電能后輸出給整流電路模塊(25)，整流電路模塊(25)輸出端依次經(jīng)電源調(diào)理模塊(26)、充電電路模塊(27)與可充電電池組(28)電連接。
7.如權(quán)利要求6所述的水下非接觸供電裝置，其特征在于所述功率放大器(14)經(jīng)一匹配電路模塊(15)與所述發(fā)射換能器(16)電連接。
8.如權(quán)利要求6所述的水下非接觸供電裝置，其特征在于所述發(fā)射換能器(16)經(jīng)一聲學(xué)匹配器(17)與所述聲透鏡(18)連接。
9.如權(quán)利要求6所述的水下非接觸供電裝置，其特征在于所述聲透鏡(21)經(jīng)一聲學(xué)匹配器(22)與所述接收換能器(23)連接；所述接收換能器(23)經(jīng)一匹配電路模塊(24)與所述整流電路模塊(25)電連接。
10.如權(quán)利要求6或7或8或9所述的水下非接觸供電裝置，其特征在于所述發(fā)射換能器(16)的發(fā)射端面與接收換能器(23)的接收端面相互平行；或者發(fā)射換能器(16)的輻射波束指向接收換能器(23),接收換能器(23)的接收端面朝向該福射波束到達(dá)方向。
11.如權(quán)利要求10所述的水下非接觸供電裝置，其特征在于所述發(fā)射換能器(16)的發(fā)射端面與接收換能器(23)的接收端面之間的距離為O 20m ;所述的發(fā)射換能器(16)為壓電式換能器、或電動(dòng)式換能器、或超磁致伸縮換能器。
12.如權(quán)利要求6所述的水下非接觸供電裝置，其特征在于所述振蕩電路模塊(13)為多諧波振蕩電路，所述振蕩信號(hào)為設(shè)定頻率的方波信號(hào)；或者所述振蕩電路模塊(13)為周期性脈沖發(fā)生電路，所述振蕩信號(hào)為設(shè)定頻率的周期性脈沖信號(hào)；或者所述振蕩電路模塊(13)為正弦波振蕩電路，所述振蕩信號(hào)為設(shè)定頻率的單頻正弦波信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下非接觸供電方法及裝置，屬于水下供電技術(shù)領(lǐng)域。本裝置包括供電基站單元和能量接收單元；其供電方法為首先能量接收單元利用通信鏈路向固定安裝于水中的供電基站單元發(fā)出充電請求，獲得應(yīng)答后，調(diào)整能量接收單元的接收換能器與供電基站單元的發(fā)射換能器之間為相互瞄準(zhǔn)；然后供電基站單元產(chǎn)生設(shè)定頻率的振蕩信號(hào)并功率放大后，將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，向能量接收單元定向輻射聚焦聲波；聲波經(jīng)水介質(zhì)傳至能量接收單元，將接收的聲波轉(zhuǎn)換為電能后對能量接收單元的充電電池進(jìn)行充電。本發(fā)明可對AUV及其它水下無人值守設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離(米級(jí))非接觸供電，易于實(shí)現(xiàn)且能量轉(zhuǎn)換效率高。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102684276SQ20121009653
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者李朝暉 申請人:北京大學(xué)