[发明专利]摩擦式发电加速度传感器

说明书

本发明提供一种摩擦式发电加速度传感器，包括屏蔽外壳，屏蔽外壳内设有一块能够在屏蔽外壳内沿其长度方向移动的第一基板，该第一基板的上下两个侧面设有极性相同的第一介电材料，屏蔽外壳的上下两个内表面上分别设有与第一基板上的介电材料极性相反的第二介电材料，第一介电材料和第二介电材料的大小和位置均一致，第一基板的左右两个侧面上设有弹簧，弹簧的另一端分别连接在屏蔽外壳的左右两个内表面上。相比于背景技术中的加速度传感器，摩擦式发电加速度传感器有着无需外接电源，测量分辨率高，测量范围广，结构简单等优点。

技术领域

本发明涉及用于一种基于摩擦发电技术的的加速度传感器装置。

背景技术

加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器，在城市基础设施建设和管理中有着广泛的应用。目前常用的电容式加速度传感器由于电容的变化量正比于位移的平方，为实现高分辨率，需增大传感器的结构尺寸，限制了其应用；电阻式传感器面对较剧烈的震动状况时，输出线性度非常差，在测试中需要引入外界电路或者进行理论计算进行补偿才能实现准确测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种摩擦式发电加速度传感器，能够用于加速度的检测，并且无需额外提供能源，能够自驱动工作，同时还具备精度高、范围广的特点。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：摩擦式发电加速度传感器，包括屏蔽外壳，屏蔽外壳内设有一块能够在屏蔽外壳内沿其长度方向移动的第一基板，该第一基板的上下两个侧面设有极性相同的第一介电材料，屏蔽外壳的上下两个内表面上分别设有与第一基板上的介电材料极性相反的第二介电材料，第一介电材料和第二介电材料的大小和位置均一致，第一基板的左右两个侧面上设有弹簧，弹簧的另一端分别连接在屏蔽外壳的左右两个内表面上。

进一步地，第一介电材料是正极介电材料，第二介电材料是负极介电材料。

进一步地，第二介电材料设置在屏蔽外壳内表面的中部。

进一步地，弹簧分别连接在第一基板侧面和屏蔽外壳内表面的中部。

进一步地，该加速度传感器还包括测量电路，测量电路包括电线与测量装置，电线一端分别连接第一介电材料和第二介电材料，电线的另一端与测量装置相连，该测量电路集成在屏蔽外壳上。

摩擦式摩擦发电材料可以根据其力电转换特性，将环境荷载作用下所产生的机械能转化为电能，因此通过测量装置能够将加速度大小用电信号表示。摩擦式摩擦发电装置结构简单、易于加工制作、便于微型化和集成化，材料的能量采集和应用工作环境限制少、效率高、绿色环保，相关技术的开发利用将产生巨大的经济效益，为建设资源节约型社会提供助力，具有一定市场潜力和经济价值。

本发明的有益效果是：本发明将摩擦发电加速度传感器内置于屏蔽外壳，将环境动荷载引起的振动加速度转化为电信号表示，经过该装置中的信号处理和输出装置将数据输出。本发明无需使用外部电源，仅凭借装置本身就能产生电信号，是一种限制少、效率高、绿色环保的装置。相比于背景技术中的加速度传感器，摩擦式发电加速度传感器有着无需外接电源，测量分辨率高，测量范围广，结构简单等优点。

附图说明

图1是水平状态的摩擦式发电加速度传感器的结构图；

图2是图1的摩擦式发电加速度传感器受到环境荷载作用的运动状态1；

图3是图1的摩擦式发电加速度传感器受到环境荷载作用的运动状态2；

图4是竖直状态的摩擦式摩擦发电加速度传感器的结构图；

图5是竖直状态的加速度传感器调节第一基板位置的过程图，其中，Δx为加速度传感器竖直状态时与水平状态对比下涂有正极材料的电极板埋入位置的偏移量，Δx＝mg/2k。