[发明专利]一种超声波无线能量传输增强装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波无线能量传输增强装置，属于无线能量传输的技术领域。

背景技术

在超声波无线能量传输中，当使用纵-弯振动模式匹配换能器作为系统的发射振子时，发射振子会由于辐射板的弯曲振动，在发射面的表面产生振动相位相反区，从而导致发射振子的辐射声场方向性差，使得接收振子接收的能量少。此外即使采用方向性好的换能器作为发射振子，发射振子产生的声波也会由于声波传输的物理特性，由声轴向外呈圆台形的扩散。由于发射振子方向性差的缺点，会导致超声波无线能量传输能量的损耗，降低了超声波无线能量的效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种超声波无线能量传输增强装置。

       本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

       一种超声波无线能量传输增强装置包括：增强器、振子匹配层、压电陶瓷、振子后盖板、变流装置；其中：增强器安装在振子匹配层的接受面，压电陶瓷通过粘结剂分别与振子匹配层、振子后盖板粘结，压电陶瓷的输出端通过振子后盖板与变流装置的输入端连接，变流装置的输出端与负载连接；

    所述增强器聚集接收到的声波，振子匹配层匹配空气的声阻抗和压电陶瓷的声阻抗使得声波在压电陶瓷中传播，压电陶瓷将声波振动产生的机械能转化为交流电，交流电通过振子后盖板后进入变流装置，变流装置将交流电转换为直流电为负载供电。

    所述超声波无线能量传输增强装置中，所述振子后盖板的材料密度大于振子匹配层的材料密度。

    所述超声波无线能量传输增强装置中，所述增强器为大声阻抗材料制成的喇叭形管状体，喇叭形管状体的小口径端与振子匹配层接受面的口径一样，喇叭形管状体的长度与超声波波长相同。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：通过设计发射振子的能量增强装置，可以有效改善发射振子方向性差的问题，从而能够有效提高超声波无线能量传输系统的工作效率。

 

附图说明

图1为超声波无线能量传输装置的示意图。图中标号说明：1、声波；2、增强器；3、振子匹配层；4、压电陶瓷；5、振子后盖板；6、变流装置；7、负载。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

如图1所示的超声波无限能量传输增强装置，包括增强器2、振子匹配层3、压电陶瓷4、振子后盖板5、变流装置6。增强器1安装在振子匹配层3的接受面，压电陶瓷4置于振子匹配层3和振子后盖板5之间，变流装置6的输入端与压电陶瓷4的输出端连接，变流装置6的输出端与负载7连接。

由于声波1进入增强器2后会在增强器2的内壁上产生多次反射和透射，在增强器2透射的能量将被增强器2本身所吸收，所以本发明选用声阻抗大的材料制作增强器2。增强器的形状为喇叭状，类似于电动扬声器的形状，喇叭形管状体的小口径端与振子匹配层接受面的口径一样，喇叭形管状体的长度与超声波波长相同，这样增强器可以使声波能量聚集；而振子后盖板的材料密度大于振子匹配层的材料密度使振子匹配层的振动位移远大于振子后盖板，从而保证了超声波能量的有效发射。

    增强器聚集接收到的声波，振子匹配层匹配空气的声阻抗和压电陶瓷的声阻抗使得声波在压电陶瓷中传播，压电陶瓷将声波振动产生的机械能转化为交流电，交流电通过振子后盖板后进入变流装置，变流装置将交流电转换为直流电为负载供电。

可见，超声波经过喇叭形管状体增强器最大化的聚集后，在经过振子匹配层得以在压电陶瓷中传播，有效改善发射振子方向性差的问题。振子后盖板的材料密度大于振子匹配层的材料密度使振子匹配层的振动位移远大于振子后盖板，从而保证了超声波能量的有效发射，有效提高超声波无线能量传输系统的工作效率。