[发明专利]抗环境干扰的能量采集装置及采集方法

说明书

本发明涉及一种抗环境干扰的能量采集装置，包括：套筒外壳具有内部空腔，所述内部空腔中有交流载流导线沿轴线贯通所述套筒外壳，所述套筒外壳上设置有悬臂梁固定结构；悬臂梁部件的一端位于所述套筒外壳的内部空腔中，所述悬臂梁部件的另一端与所述悬臂梁固定结构连接；能量采集装置包括压电传感器和磁性部件，所述磁性部件通过耦合所述交流导线附近的交变磁场使得所述悬臂梁部件产生振动，所述压电传感器将振动能转化为电能，所述能量采集装置设置在所述悬臂梁部件上。本发明装置内的能量采集装置通过耦合交流载流导线附近的变化磁场，从而产生稳定的振动，再通过压电效应将其转化为电能，可供低功耗传感器使用。

技术领域

本发明涉及智能电网监测系统技术领域，特别是涉及一种抗环境干扰的能量采集装置及采集方法。

背景技术

近年来，随着微机电系统、片上系统、无线通信等技术的飞速发展，低功耗无线传感网络和物联网技术逐渐趋于成熟，已经在生态环境监测、生物医疗、智慧城市等领域得到了广泛的应用。为了获取更精确和有价值的信息，无线传感网络需要大量的节点采集数据，而这些节点大多数都散布在环境条件恶劣、工作人员难以检修的地方，这对无线传感网络节点供能单元的工作条件、制造成本和寿命提出了较高要求，传统的电池供能会使系统维护困难。为解决无线传感网络节点的供能问题，人们开始思考如何从节点周围的环境中采集能量，以满足无线电子设备的供电需求，实现从“低耗电”到“自供能”的跨越，这种从周围环境采集能量的自供电系统具有可持续、成本低、绿色环保等诸多优点。

机械振动能在自然环境中比较丰富且容易采集，但是环境振动源的频率多是随机的，这会使能量采集装置的输出并不稳定。而在智能电网监测系统中，可以通过耦合通电导线附近固定频率(50HZ)的交变磁场产生稳定振动来激励能量采集装置，再利用压电效应将振动能转换为电能。但是能量采集装置和交流载流导线的相对位置会影响装置的输出性能，使得能量采集装置在部分环境因素(如大风等)的干扰下装置输出稳定性变差。

发明内容

基于此，有必要针对能量采集装置在部分环境因素(如大风等)的干扰下装置输出稳定性变差的问题，提供一种抗环境干扰的能量采集装置，所述抗环境干扰的能量采集装置包括：套筒外壳，所述套筒外壳具有内部空腔，所述内部空腔中设置有贯通所述套筒外壳的交流载流导线，所述套筒外壳上设置有悬臂梁固定结构；悬臂梁部件，所述悬臂梁部件的一端位于所述套筒外壳的内部空腔中，所述悬臂梁部件的另一端与所述悬臂梁固定结构连接；能量采集装置，所述能量采集装置包括压电传感器和磁性部件，所述磁性部件通过耦合所述交流导线附近的交变磁场使得所述悬臂梁部件产生振动，所述压电传感器将振动能转化为电能，所述能量采集装置设置在所述悬臂梁部件上。

其中一个实施例中，所述套筒外壳包括第一套筒半壳和第二套筒半壳，所述第一套筒半壳具有第一空腔，所述第二套筒外壳具有第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔构成所述内部空腔，所述第一套筒半壳上具有连通所述第一空腔的第一侧开口，所述第二套筒半壳上具有连通所述第二空腔的第二侧开口；

所述第一套筒半壳上设置有第一连接台，所述第二套筒半壳上设置有第二连接台，所述第一连接台位于所述第一侧开口的侧部，所述第二连接台位于所述第二侧开口的侧部，所述第一连接台和所述第二连接台上开设有螺纹孔，所述第一套筒半壳和所述第二套筒半壳通过所述第一连接台和所述第二连接台螺纹连接；和\或，

所述第一套筒半壳上设置有第三连接台，所述第二套筒半壳上设置有第四连接台，所述第三连接台位于所述第一侧开口的侧部，所述第四连接台位于所述第二侧开口的侧部，所述第三连接台和所述第四连接台上开设有螺纹孔，所述第一套筒半壳和所述第二套筒半壳通过所述第三连接台和所述第四连接台螺纹连接。

其中一个实施例中，还包括：导线保护套筒，所述导线保护套筒设置在所述套筒外壳的内部空腔中，所述导线保护套筒和所述套筒外壳同轴装配。

其中一个实施例中，所述悬臂梁部件的数量为多个，所述多个悬臂梁部件分布设置在所述套筒外壳上，所述多个悬臂梁部件间的距离相等。