[发明专利]一种热电耦合的柔性振荡器及其驱动方法

权利要求书

1.一种热电耦合的柔性振荡器，包括机架和供电组件；其特征在于：还包括双稳态梁（2）、振荡滑块（8）和热缩驱动器（5）；机架的两端均滑动连接有振荡滑块（8）；双稳态梁（2）的两端分别固定在机架中部的两侧；初始状态下，双稳态梁（2）处于预弯曲状态，中部凸向机架的其中一端；热缩驱动器（5）在温度升高时长度缩短；两个热缩驱动器（5）的其中一端与双稳态梁（2）的两个侧面分别固定；两个热缩驱动器（5）的另一端与两个振荡滑块（8）分别固定；热缩驱动器（5）的两个接线端子作为该柔性振荡器的振荡信号输出接口；

所述的供电组件包括电源和接线垫片（10）；两个接线垫片（10）分别固定在机架的两端，并与两个振荡滑块（8）分别对齐；位于双稳态梁（2）内凹一侧的振荡滑块（8）与接线垫片（10）接触；位于双稳态梁（2）外凸一侧的振荡滑块（8）与接线垫片（10）分离；

两个热缩驱动器（5）的第一接线端子均连接至电源的输出接口的其中一个电极；两个接线垫片（10）均连接至电源的输出接口的另一个电极；两个热缩驱动器（5）的第二接线端子与振荡滑块（8）连接；振荡滑块（8）与对应的接线垫片（10）接触的状态下，对应的热缩驱动器（5）的第二接线端子经由振荡滑块（8）和接线垫片（10）连接至电源的输出接口；热缩驱动器（5）与电源形成闭合回路时开始加热；

双稳态梁（2）采用弹性片，具有两个弯曲稳态，且两个弯曲稳态能够通过施加压力的方式切换；双稳态梁（2）配合两个通电缩短，断电恢复的热缩驱动器，利用恒定电压的输入产生周期性振荡信号。

2.根据权利要求1所述的一种热电耦合的柔性振荡器，其特征在于：所述的机架包括安装基座（1）、定位盖（3）和通风网（4）；安装基座（1）中部的两侧开设有相互正对的安装槽；安装槽的深度方向垂直于机架的长度方向；双稳态梁（2）的两端分别卡入安装槽中并保持固定；定位盖（3）固定在两个安装槽端部；安装基座（1）的两侧均安装有通风网（4）；通风网（4）的外侧或内侧安装有风机，用以为热缩驱动器（5）提供冷却气流。

3.根据权利要求2所述的一种热电耦合的柔性振荡器，其特征在于：所述安装基座包括安装底板（1-1）、安装槽（1-2）、支撑板（1-3）以及圆柱滑轨（1-4）；两个安装槽（1-2）安装在安装底板中央位置且对称分布；两块支撑板（1-3）安装在安装底板（1-1）两端；支撑板（1-3）中央设有通孔（1-6）；两块支撑板（1-3）的外侧均固定有圆柱滑轨（1-4）；两个振荡滑块（8）与两块支撑板外侧的圆柱滑轨（1-4）分别构成移动副；振荡滑块（8）与圆柱滑轨（1-4）之间相互绝缘。

4.根据权利要求1所述的一种热电耦合的柔性振荡器，其特征在于：所述的热缩驱动器（5）通过风冷或液冷的方式调节加热后的冷却速率。

5.根据权利要求1所述的一种热电耦合的柔性振荡器，其特征在于：所述热缩驱动器（5）呈螺旋弹簧状。

6.根据权利要求1所述的一种热电耦合的柔性振荡器，其特征在于：所述热缩驱动器（5）的表面上设置有绝缘层。

7.根据权利要求1所述的一种热电耦合的柔性振荡器，其特征在于：所述热缩驱动器（5）的材质为Al/ZrW2O8复合材料。

8.根据权利要求1所述的一种热电耦合的柔性振荡器，其特征在于：所述双稳态梁（2）的两端受压呈现弯曲状；在稳态状态下，双稳态梁（2）的弯曲形状为余弦波形。

9.根据权利要求1所述的一种热电耦合的柔性振荡器，其特征在于：在热缩驱动器（5）与电源形成闭合回路后，热缩驱动器（5）由于长度缩短而对双稳态梁（2）产生的拉力的最大值大于或等于双稳态梁（2）突破稳态的受压阈值。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的一种热电耦合的柔性振荡器的驱动方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、根据预设的振荡周期，设定电源的输出电压以及热缩驱动器（5）的冷却条件，使得热缩驱动器（5）通电时的加热速率与断电时的冷却速率保持一致；热缩驱动器（5）通电时的加热速率越快，则输出的振荡信号的振荡周期越小；

步骤二、与电源形成闭合回路的热缩驱动器（5）加热开始缩短，对双稳态梁（2）的中部产生拉力；双稳态梁（2）受到的拉力达到双稳态梁（2）保持稳态的受压阈值时，双稳态梁（2）由其中一个弯曲稳态骤变为另一个弯曲稳态；此时，原本形成闭合回路的热缩驱动器（5）断电，原本断电的热缩驱动器（5）通电，断电的热缩驱动器（5）开始冷却，通电的热缩驱动器（5）开始加热，直到双稳态梁（2）的稳态再次切换，以此循环往复，两个振荡信号输出接口输出相位差180°的振荡信号。