[发明专利]一种位移放大式钝体扰流俘能器

说明书

本发明涉及一种位移放大式钝体扰流俘能器，属发电领域。壳体侧壁内侧装有簧片、端部装有框架；框架立板左侧设有定位条、凸台和限位板，凸台上设有沉孔、限位板上设有横销孔；立板右侧设有上下横板，上下横板上都设有过流孔和竖销孔；横销两端固定于横销孔中，杠杆的销孔套在横销上；杠杆左臂端部设有顶块，杠杆右臂端部装有磁块；凸台上的沉孔中装有线圈，凸台两侧装有换能器，换能器由基板和压电膜粘接而成，基板与限位板及顶块接触但无相互作用力；钝体两端的销孔套在竖销上，竖销两端分别固定在上下横板上的竖销孔中；竖销上套有两个弹簧，弹簧两端分别压在钝体上和上横板或下横板上；钝体的翼板上装有磁条，磁条与磁块的异性磁极相对。

技术领域

本发明属于发电技术领域，具体涉及一种位移放大式钝体扰流俘能器，为河流监测系统供电。

背景技术

我国境内遍布的河流达数千条之多。近年来，由于工业废污水处理力度不够、水土流失及农药和化肥使用不当等原因，大部分河流都存在一定程度的污染问题，近1/4的河流或河段因污染而不能满足基本的灌溉需求。此外，由于目前很多地区中小河流防洪设施不完善、甚至没有任何防洪设施，汛期来临之际可能导致溃堤或漫堤等危险，直接威胁了沿岸群众的生命和财产安全。因此，河流监测已受到国家相关部门的高度重视，水利部曾计划实现对《中小河流治理和中小水库除险加固专项规划》中确定的五千余条河流的监测全覆盖；同时，国内专家学者也相继提出了相应的监测方法和手段，包括针对河水污染的水质监测技术，针对防洪及造成泥石流等自然灾害的雨量、水位以及河道水流速度监测技术等多方面。虽然目前所提出的某些监测方法在技术层面已较成熟，但尚未得到大面积的推广应用，其主要原因之一是监测系统供电问题未得到很好的解决。

发明内容

本发明提出一种位移放大式钝体扰流俘能器，本发明采用的实施方案是：壳体的侧壁内侧经螺钉安装有簧片、端部经螺钉安装有框架；框架的立板左侧对称地设有两个定位条、两个凸台和两个限位板，凸台和限位板的上下表面分别共面，凸台上设有沉孔、限位板上设有横销孔；立板右侧设有上横板和下横板，上横板和下横板上都各设有一个过流孔和两个竖销孔；横销两端固定于横销孔中，杠杆的销孔套在横销上，杠杆置于两个限位板之间；杠杆左臂比杠杆右臂长，杠杆左臂端部上下两侧设有顶块，杠杆右臂端部经螺钉安装有磁块；凸台上的沉孔中安装有线圈，凸台上下两侧均经螺钉和压板安装有换能器，换能器由基板和压电膜粘接而成，基板靠近凸台安装，基板与限位板及顶块接触但无相互作用力，换能器不发生弯曲变形；空心的钝体两端的销孔套在竖销上，竖销两端分别固定在上横板和下横板上的竖销孔中；每个竖销上都套有两个弹簧，弹簧的两端分别压在钝体上和上横板或下横板上；钝体的翼板上经螺钉安装有磁条，磁条与磁块的异性磁极相对安装，钝体静止时磁条与磁块的水平中介面相互重叠。

非工作状态下，即流体不流动、钝体静止时，杠杆上下两侧换能器均处于自然状态、不发生弯曲变形；工作时，即有流体流过钝体时，钝体受到流体施加的上下交变的作用力并带动磁条一起沿着竖销上下往复移动，磁条经与磁块耦合作用使杠杆绕横销转动；杠杆绕横销顺时针转动时顶块迫使杠杆上方的换能器弯曲变形、杠杆绕横销逆时针转动时顶块迫使杠杆下方的换能器弯曲变形，换能器的变形量及压电膜上的压应力随杠杆转角增加而增加；相反，杠杆在钝体带动下复位时，换能器在其自身弹性力的作用下复位；换能器复位过程中，基板从固定端开始逐渐与限位板接触，换能器的变形量逐渐降低，但不会出现使压电膜承受拉应力的反向变形；上述压电膜上压应力的交替增加与减小过程中即将机械能转换成了电能，此过程为压电发电；在压电发电的同时，磁条沿竖销上下往复移动、磁块绕横销往复摆动，线圈切割磁力线并将机械能转换成电能，此过程为电磁发电。