[发明专利]一种密闭金属空间的能量收集系统

权利要求书

1.一种密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，所述系统包括：外部能量发射模块、第一压电传感器、密闭金属模块、第二压电传感器、能量初步处理模块以及能量存储模块，其中，

所述外部能量发射模块，用于产生能够激励所述第一压电传感器的矩形波电源信号；

所述第一压电传感器和所述第二压电传感器采用轴对称的方式分别紧固在所述密闭金属模块相对的两侧，所述第一压电传感器对接收到的所述矩形波电源信号进行电-声转换并将转换后的超声波信号经所述密闭金属模块传输至所述第二压电传感器，所述第二压电传感器对接收到的所述超声波信号进行声-电转换并将转换后的电源信号传输至所述能量初步处理模块；

所述能量初步处理模块，用于将所接收到的转换后的电源信号进行处理以形成稳定的电压输出；

所述能量存储模块对所述能量初步处理模块所输出的电压进行能量存储。

2.如权利要求1所述的密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，所述外部能量发射模块包括：单片机以及光耦器件，其中，

所述外部能量发射模块通过所述单片机产生连续的脉冲信号以作用于所述光耦器件，并通过控制所述光耦器件的连续开启与关闭作用于所述第一压电传感器，所述第一压电传感器产生的超声波在所述密闭金属模块的金属结构中进行声波能量传输。

3.如权利要求2所述的密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，所述单片机通过定时器设置产生所述脉冲信号的占空比，所述单片机的输出端接入所述光耦器件的输入端，且连续的脉冲信号的产生频率通过测试两个压电传感器的实际中心频率来确定。

4.如权利要求3所述的密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，所述光耦器件的开关频率与所述单片机产生的脉冲信号的频率相等。

5.如权利要求1所述的密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，两个压电传感器均为具有正逆压电效应的压电传感器。

6.如权利要求1所述的密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，所述能量初步处理模块内设置有压电能量收集芯片并利用所述压电能量收集芯片进行能量的初步处理。

7.如权利要求6所述的密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，所述压电能量收集芯片包括：整流限压电路、滤波电路、稳压控制电路、降压DC-DC转换电路，其中，所述压电能量收集芯片的输入引脚Vin连接所述第二压电传感器的输出端，所述整流限压电路利用两个差分输入端将所接收到的转换后的电源信号进行整流处理以及电压限幅处理，所述滤波电路用于去除直流毛刺，所述稳压控制电路用于保持电压的稳定，所述降压DC-DC转换电路采用迟滞电压算法通过使能产生稳压输出。

8.如权利要求1所述的密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，所述能量存储模块采用超级电容进行储能，所述超级电容可连续进行多次充放电，所述超级电容的容量计算公式为：C＝(V_work+V_min)·I·t/(V²_work-V²_min)，其中，工作电压为V_work，工作截止电压为V_min，工作时间为t，工作电流为I。

9.如权利要求8所述的密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，所述系统还包括开关电路，设置在所述能量初步处理模块和所述能量存储模块之间。

10.如权利要求9所述的密闭金属空间的能量收集系统，其特征在于，所述系统还包括电源管理模块，连接着所述开关电路和所述能量存储模块，其中，所述电源管理模块利用单片机对所述超级电容的电压进行监测，通过设定监测电压的阈值级别产生中断到所述单片机，当监测电压值高于最高阈值时产生中断从而控制所述开关电路的充电开关断开以防止过充，当监测电压值低于最低阈值时产生中断从而控制所述开关电路的充电开关打开以进行充电，在完成充电或者充电过程不变时后通过设计程序改变所述单片机当前所处于的功耗模式以降低所述电源管理模块的功耗。