[发明专利]热声发电机中线性发电机机电转换效率监控系统及方法

权利要求书

1.一种热声发电机中线性发电机机电转换效率监控系统，其特征在于，包括：第一压力传感器、第二压力传感器、活塞位移传感器、和处理器；所述第一压力传感器，设置在所述线性发电机的活塞的前端，用于检测所述活塞的前端的第一压力信号；所述第二压力传感器，设置在所述活塞的后端，用于检测所述活塞的后端的第二压力信号；所述活塞位移传感器，设置在所述线性发电机的弹簧上，用于检测所述活塞的位移信号；所述处理器连接所述第一压力传感器、第二压力传感器和活塞位移传感器，用于根据所述第一压力信号、第二压力信号和位移信号，以及所述线性发电机的输出功率，计算所述线性发电机的机电转换效率。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：采集器；所述第一压力传感器、第二压力传感器和活塞位移传感器均通过所述采集器连接所述处理器；所述采集器用于统一采集所述第一压力信号、第二压力信号和位移信号，并对所述述第一压力信号、第二压力信号和位移信号进行数字化处理后发送给所述处理器。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电压传感器；所述电压传感器设置在所述线性发电机外接负载的两端，用于检测所述负载两端的负载电压信号；所述电压传感器还连接所述采集器，以将所述负载电压信号发送给所述采集器。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电压传感器采用响应频率为25kHz的互感原理电压传感器。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电流传感器；所述电流传感器设置在所述负载所在回路上，用于检测所述回路上的负载电流信号；所述电流传感器还连接所述采集器，以将所述负载电流信号发送给所述采集器。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电流传感器采用响应频率为1MHz的霍尔原理电流传感器。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一压力传感器和第二压力传感器均采用具有200kHz本征响应频率的石英晶体压力传感器。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述活塞位移传感器采用具有50kHz响应频率的电阻应变式位移传感器。

9.一种热声发电机中线性发电机机电转换效率监控方法，其特征在于，包括步骤：

A：检测线性发电机的活塞的前端的第一压力信号、所述活塞的后端的第二压力信号、所述活塞的位移信号和所述线性发电机外接负载的负载电压信号和负载电流信号；

B：将所述第一压力信号、第二压力信号、位移信号、负载电压信号和负载电流信号进行数字化处理；

C：根据所述第一压力信号、第二压力信号和位移信号计算输入给所述线性发电机的声功率；

D：根据所述负载电压信号和负载电流信号计算所述线性发电机的输出功率；

E：根据所述声功率和输出功率计算所述线性发电机的机电转换效率。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括步骤：

C1：根据所述位移信号对应的应变值得到所述活塞的活塞位移，根据所述活塞位移计算所述活塞前端的体积流率U；

C2：利用所述第一压力信号对应的第一压力值P1减去所述第二压力信号对应的第二压力值P2，得到压力差ΔP；

C3：根据所述压力差ΔP、所述体积流率U和所述线性发电机的运行周期T，采用互相关算法计算得到所述压力差ΔP与体积流率U的相角差θ；

C4：根据所述体积流率U、压力差ΔP和相角差θ，采用下面公式计算输入给所述线性发电机的声功率W_a：

Wa=12|ΔP||U|cos(θ).]]>