壓電超聲振動能量采集器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微機電系統(tǒng)和微能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓電超聲振動能量采集器，突破了目前壓電能量采集器只局限于采集低頻振動能量的工作范圍。
【背景技術(shù)】
[0002]壓電振動能量采集器是一種利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)采集環(huán)境中的振動能量的微機電器件，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自供電系統(tǒng)中具有較好的應(yīng)用前景。目前，國內(nèi)外涉及壓電振動能量采集器的專利大多集中在采集低頻范圍內(nèi)的振動能量，主要是因為環(huán)境中的振動能量以低頻振動為主。如，中國發(fā)明專利201510027934.9提出了一種微型壓電和電容復(fù)合振動能量采集器；中國發(fā)明專利201210149507.4提出了一種多頻段壓電振動能量收集器；中國發(fā)明專利200910195782.8提出了一種基于雙穩(wěn)態(tài)升頻結(jié)構(gòu)的微型寬頻壓電振動能量采集器。但環(huán)境中還存在豐富的高頻振動甚至超聲頻域的振動能量，如高速旋轉(zhuǎn)的機床轉(zhuǎn)軸、超聲驅(qū)動的機電器件等，采集高頻甚至超聲頻域的振動能量為工作在這些頻段內(nèi)的微機電器件提供電能是非常有意義的。為此，本發(fā)明提出一種壓電超聲振動能量采集器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種壓電超聲振動能量采集器，突破了目前壓電振動能量采集器只局限于采集低頻振動能量的工作范圍。
[0004]本發(fā)明米用的實施方案是:
壓電超聲振動能量采集器，所述壓電超聲振動能量采集器則具有超聲振動產(chǎn)生和超聲振動能量采集兩種功能;可以用于采集超聲頻域的振動能量。
[0005]進一步的，所述壓電超聲振動能量采集器由壓電超聲振動產(chǎn)生模塊和壓電超聲振動能量采集模塊組成。
[0006]進一步的，所述壓電超聲振動產(chǎn)生模塊由環(huán)形激勵壓電陶瓷和環(huán)形金屬彈性體組成;所述的壓電超聲振動能量采集模塊由環(huán)形壓電采集陶瓷組成，所述的環(huán)形激勵壓電陶瓷和環(huán)形采集壓電陶瓷通過高溫固化后，分別粘結(jié)在環(huán)形金屬彈性體的底部和頂部外圈；所述的環(huán)形金屬彈性體安裝固定在基座上。
[0007]進一步的，所述環(huán)形激勵壓電陶瓷極化分區(qū)成A、B兩組，每組由8個小扇區(qū)組成，相鄰兩個扇區(qū)的極化方向相反，A、B兩組在空間上相差90°，即λ/4。
[0008]進一步的，所述環(huán)形金屬彈性體頂部內(nèi)圈沿圓周方向均勻切割若干齒。
[0009]進一步的，所述的環(huán)形采集壓電陶瓷極化分區(qū)成18個扇區(qū)，相鄰兩個扇區(qū)的極化方向相反。
[0010]進一步的，當(dāng)給環(huán)形激勵壓電陶瓷施加一個相位差為90°的高頻激勵電壓，所述環(huán)形金屬彈性體將產(chǎn)生超聲振動，該振動使環(huán)形采集壓電陶瓷產(chǎn)生彎曲變形，并在其變表面感應(yīng)出電荷，從而實現(xiàn)超聲振動能量的采集。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的壓電超聲振動能量采集器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的壓電超聲振動能量采集器結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0013]圖3是本發(fā)明中環(huán)形激勵壓電陶瓷極化分區(qū)示意圖。
[0014]圖4是本發(fā)明中環(huán)形采集壓電陶瓷極化分區(qū)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]如圖1、2、3、4所示，本發(fā)明的的壓電超聲振動能量采集器由壓電超聲振動產(chǎn)生模塊和壓電超聲振動能量采集模塊組成，所述的壓電超聲振動產(chǎn)生模塊由環(huán)形激勵壓電陶瓷I和環(huán)形金屬彈性體2組成;所述的壓電超聲振動能量采集模塊由環(huán)形壓電采集陶瓷3組成；所述的環(huán)形激勵壓電陶瓷I極化分區(qū)成A、B兩組，每組由8個小扇區(qū)組成，相鄰兩個扇區(qū)的極化方向相反(如圖3中“+”和“一”所示)，A、B兩組在空間上相差90°，即λ/4，如圖3所示。所述的環(huán)形金屬彈性體2頂部內(nèi)圈沿圓周方向均勻切割若干齒4。所述的環(huán)形采集壓電陶瓷3極化分區(qū)成18個扇區(qū)，相鄰兩個扇區(qū)的極化方向相反，如圖4所示;所述的環(huán)形激勵壓電陶瓷I和環(huán)形采集壓電陶瓷3通過高溫固化后，分別粘結(jié)在環(huán)形金屬彈性體2的底部和頂部外圈，形成壓電超聲振動能量采集器;所述的環(huán)形金屬彈性體2通過4個螺釘孔安裝固定在基座上。當(dāng)給環(huán)形激勵壓電陶瓷I施加一個相位差為90°的高頻激勵電壓，所述環(huán)形金屬彈性體2將產(chǎn)生超聲振動，該振動使環(huán)形采集壓電陶瓷3產(chǎn)生彎曲變形，并在其變表面感應(yīng)出電荷，從而實現(xiàn)超聲振動能量的采集。
【主權(quán)項】
1.壓電超聲振動能量采集器，其特征在于:所述壓電超聲振動能量采集器則具有超聲振動產(chǎn)生和超聲振動能量采集兩種功能;可以用于采集超聲頻域的振動能量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電超聲振動能量采集器，其特征在于:所述壓電超聲振動能量采集器由壓電超聲振動產(chǎn)生模塊和壓電超聲振動能量采集模塊組成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電超聲振動能量采集器，其特征在于:所述壓電超聲振動產(chǎn)生模塊由環(huán)形激勵壓電陶瓷(I)和環(huán)形金屬彈性體(2)組成;所述的壓電超聲振動能量采集模塊由環(huán)形壓電采集陶瓷(3)組成，所述的環(huán)形激勵壓電陶瓷(I)和環(huán)形采集壓電陶瓷(3)通過高溫固化后，分別粘結(jié)在環(huán)形金屬彈性體(2)的底部和頂部外圈;所述的環(huán)形金屬彈性體(2)安裝固定在基座上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電超聲振動能量采集器，其特征在于:所述環(huán)形激勵壓電陶瓷(I)極化分區(qū)成A、B兩組，每組由8個小扇區(qū)組成，相鄰兩個扇區(qū)的極化方向相反，A、B兩組在空間上相差90°，即λ/4。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電超聲振動能量采集器，其特征在于:所述環(huán)形金屬彈性體(2)頂部內(nèi)圈沿圓周方向均勻切割若干齒(4)。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電超聲振動能量采集器，其特征在于:所述的環(huán)形采集壓電陶瓷(3)極化分區(qū)成18個扇區(qū)，相鄰兩個扇區(qū)的極化方向相反。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電超聲振動能量采集器，其特征在于:當(dāng)給環(huán)形激勵壓電陶瓷(I)施加一個相位差為90°的高頻激勵電壓，所述環(huán)形金屬彈性體(2)將產(chǎn)生超聲振動，該振動使環(huán)形采集壓電陶瓷(3)產(chǎn)生彎曲變形，并在其變表面感應(yīng)出電荷，從而實現(xiàn)超聲振動能量的采集。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種壓電超聲振動能量采集器，包括壓電超聲振動產(chǎn)生模塊和壓電超聲振動能量采集模塊，屬于微機電系統(tǒng)和微能源技術(shù)領(lǐng)域。所述的壓電超聲振動產(chǎn)生模塊由環(huán)形激勵壓電陶瓷和環(huán)形金屬彈性體組成；所述的環(huán)形激勵壓電陶瓷粘結(jié)于環(huán)形金屬彈性體底部；所述的壓電超聲振動能量采集模塊由一環(huán)形采集壓電陶瓷組成；所述的環(huán)形采集壓電陶瓷粘結(jié)與環(huán)形金屬彈性體頂部外圈；給所述的環(huán)形激勵壓電陶瓷施加超聲頻域且相位差也為90。的激勵電壓時，在環(huán)形金屬彈性體表面就會產(chǎn)生超聲振動，該振動使環(huán)形采集壓電陶瓷產(chǎn)生彎曲變形，并感應(yīng)出電荷，從而實現(xiàn)超聲振動能量采集的功能。
【IPC分類】H02N2/18
【公開號】CN105656349
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王光慶
【申請人】浙江工商大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月17日