[发明专利]接触式摩擦发电加速度传感器

说明书

本发明提供一种接触式摩擦发电加速度传感器，括屏蔽外壳，屏蔽外壳内设有接触式摩擦发电装置，接触式摩擦发电装置包括设置在屏蔽外壳中部的第一基板，第一基板将屏蔽外壳的内部空间分隔为两个腔室，第一基板的两侧分别设有两块第二基板，第一基板与第二基板相对的面上分别设有极性相反的介电材料，第二基板上设有弹簧，该弹簧连接在第二基板与第一基板相反的一个侧面以及屏蔽外壳与第二基板的该侧面相对的一个侧面上。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。

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。

技术背景

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。目前常用的加速度传感器是电容式加速度传感器和电阻式加速度传感器。电容式加速度传感器存在输出阻抗高，负载能力差，易收到外界干扰影响产生不稳定现象，严重时甚至无法工作，输出特性非线性，寄生电容影响大的缺点；电阻式加速度传感器存在面对剧烈的震动状况时，输出线性非常差，在测试中需要映入外界电路或者进行理论计算补偿才能准确测量的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种接触式摩擦发电加速度传感器，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。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：接触式摩擦发电加速度传感器，包括屏蔽外壳，屏蔽外壳内设有接触式摩擦发电装置，接触式摩擦发电装置包括设置在屏蔽外壳中部的第一基板，第一基板将屏蔽外壳的内部空间分隔为两个腔室，第一基板的两侧分别设有两块第二基板，第一基板与第二基板相对的面上分别设有极性相反的介电材料，第二基板上设有弹簧，该弹簧连接在第二基板与第一基板相反的一个侧面以及屏蔽外壳与第二基板的该侧面相对的一个侧面上。

进一步地，屏蔽外壳的内表面光滑，第一基板和两个第二基板均能够沿屏蔽外壳的内表面滑动。

进一步地，第一基板的两侧面上设有正极介电材料，两个第二基板的侧面上设有负极介电材料。

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，电线一端分别与第一基板和第二基板上的介电材料连接，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。

进一步地，弹簧连接在第二基板和屏蔽外壳侧面的中部。

接触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。接触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来说，接触式摩擦发电加速度传感器有着精度高，范围广，结构简单，抗干扰性好，环保节能和自驱动性等优点。

附图说明

图1是水平状态的接触式摩擦发电加速度传感器结构图；

图2是图1的接触式摩擦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的接触式摩擦发电加速度传感器受到环境荷载作用的运动状态2；

图4是竖直状态的接触式摩擦发电加速度传感器结构图；