[发明专利]一种振动探测器和探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别是涉及一种探测振动的振动探测器和探测方法。

背景技术

在现有技术中，有关振动探测器的种类很多，以常用的激光测振仪为例，激光测振仪的核心是一台高精密激光干涉仪和一台信号处理器，激光干涉仪通过收集被测物体表面反射回的微弱激光，经光线干涉产生频移信号，信号处理器将频移信号转换为速度和位移信号，获得被测物体的振动信息。激光干涉仪和信号处理器都是精密设备，不仅体积较大、结构复杂、设备成本高，而且需要为激光测振仪提供外部电源才能进行探测，这些缺点限制了激光测振仪的广泛应用。

发明内容

为了克服上述现有振动探测器需要外部电源供电的缺陷，本发明的目的在于提供一种自驱动的振动探测器。

为了达到上述目的，本发明提供一种振动探测器，包括纳米发电机和检测装置，其中，

所述纳米发电机，用于在振动物体的振动作用下随着所述振动产生形变，并在所述纳米发电机的两电极之间产生电信号；

所述检测装置，用于检测所述纳米发电机产生的电信号，并根据所述电信号获得所述振动物体的振动频率或振幅。

优选地，所述纳米发电机包括：

柔性基底；

所述柔性基底上的底电极；

所述底电极上的压电层；

所述压电层上的介质层；

所述介质层上的顶电极。

优选地，所述纳米发电机的基底或顶电极贴附在所述振动物体的振动表面上。

优选地，包括纳米发电机与所述振动物体之间包括介质，所述振动物体的振动能量通过所述介质传递至所述纳米发电机使所述纳米发电机产生形变。

优选地，所述介质为气体、液体或弹性固体材料。

优选地，所述柔性基底为柔性聚合物或可弯曲的金属片/箔。

优选地，所述压电层的材料为ZnO、Pb(Zr，Ti)O3、BaTiO3或GaN。

优选地，所述检测装置为电压或电流信号的检测装置。

相应地，本发明还提供一种振动探测方法，包括：

振动物体产生振动；

所述振动使纳米发电机发生形变，并在所述纳米发电机的两电极之间产生电信号；

检测所述纳米发电机随所述振动产生的电信号，并根据所述电信号获得所述振动物体的振动频率或振幅。

优选地，所述纳米发电机粘贴在所述振动物体上，所述振动使纳米发电机发生形变步骤为：

所述振动物体振动时的表面使纳米发电机发生形变。

优选地，所述纳米发电机与所述振动物体之间包括介质，所述振动使纳米发电机发生形变步骤为：

所述振动物体的振动引起所述介质形变；

所述介质形变带动所述纳米发电机产生形变。

与现有技术相比，本发明的振动探测器具有下列优点：

本发明提供一种振动探测器和探测方法，所述振动探测器包括纳米发电机和检测装置，其中，所述纳米发电机，用于在振动物体的振动作用下随着所述振动产生形变，并在所述纳米发电机的两电极之间产生电信号；所述检测装置，用于检测所述纳米发电机产生的电信号，并根据所述电信号获得所述振动物体的振动频率或振幅。采用本发明的振动探测器，无需为纳米发电机提供电源，由振动物体的振动驱动纳米发电机产生电信号，通过检测装置分析出振动的频率和幅度。振动探测器的结构简单，制备和运行成本低，可以应用在设备振动探测、桥梁振动检测、健康监测等领域中，也可用于一些危险的和不适于应用外部能源的特殊环境，例如低温或辐射环境中。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明第一实施例振动探测器的结构示意图；

图2为振动探测器中纳米发电机的结构示意图；

图3至图5为采用本发明的振动探测方法和激光干涉探测方法探测鼓面振动频率结果曲线；

图6为发明第二实施例振动探测器的结构示意图；

图7为本发明振动探测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。