[发明专利]压电信号生成器

说明书

背景技术

本发明一般涉及通信技术，并具体地涉及压电信号生成器，即，使用压电元件来激活用于生成电磁信号的发射器的装置。在本领域中，例如在US4612472、US6 630894、DE2314420、DE2939440和EP1217742中，已经提出了各种这样的装置。

这样的装置包括至少一个压电元件，其与发射器连接，使得由压电元件产生的电流将致动发射器，并使其生成并发送电磁信号到与发射器远离的接收器。根据具体的需要，电磁信号的波长可以处于可见范围内或射频范围内，例如在超短波范围内，且发射器和接收器之间的距离可以在几厘米和很多米或者甚至数公里之间变化。

然而，很少有这样的产品（如果有的话）已经带来商业上可行的产品，且大多数现有技术公开并没有规定被假定为能够致动发射器的压电元件的性质。当诸如EP1217742中那样给出了与压电元件有关的细节时，以弯曲条带形式的商业可得的双压电晶片（bimorph）被提出以提供通常在若干mJ（毫焦耳（millijoule）；等同于mV·秒）范围内的充足电能。 这样的压电元件的实质变形是发射器的致动所需的，当然，其有损于这样构建的装置的使用寿命。

发明内容

因此，本发明的一个主要目的是提供上面提到的类型的压电信号生成器，其中在产生充足的电能来致动发射器的同时，限制压电元件的变形。

此目的以及根据下面给出的说明书而显而易见的进一步的优点，将由如权利要求1中所限定的压电信号生成器实现。本发明的优选实施例如在权利要求2-9中所限定的。本发明进一步涉及一种如权利要求10中所规定的信令系统。

令人惊奇的是，已经发现，由合适压电元件的受制和受限的变形所产生的电能，能够产生充足的电能以用于能量敏感发射器的致动。

一般来说，根据本发明的信号生成器包括至少一个压电元件,其与发射器操作连接，发射器转而能够从压电元件的致动所产生的电流生成能够由与生成器远离的接收器所无线接收的电磁信号。

根据本发明的压电信号生成器包括至少一个压电元件，其与发射器操作连接，即以这样的方式连接，使得由压电元件生成的电能将使发射器产生和发送电磁信号。例如在上面引用的US6630894中所说明的,这样的发射器在本领域中是已知的，且不需要详细的说明。显然，压电元件，即对于其操作所需的手动压力，是根据本发明的信号生成器中的发射器的唯一能量源。

接收器的细节取决于从发射器接收到的电磁辐射。同样，这样的接收器在现有技术中是公知的，且本文中且不需要详细的讨论。

例如从EP0210386和EP0576400中，根据本发明的适于使用的类型的压电元件是已知的，但是需要在下面更加详细地说明一些具体特性。一般来说，这样的元件包括附着于由导电材料制成或涂有导电材料的载体层的压电陶瓷层，导电材料诸如包括钢、镍、银或合金的铁。

载体层和其附着的压电陶瓷层必须能够具有对于生成通过通常在约1至约20帕斯卡的范围内的手动压力激活发射器所需电能来说所需要的反复可逆变形，并且这样的反复变形必须不对压电陶瓷层，或不对其能量生成能力造成损坏。合适的产品是商业可得的，且通常包括圆形金属盘，例如由钢制成的，具有约0.05-0.5mm范围内的厚度，优选地从约0.1-0.3mm，带有通常与金属盘具有相同范围内的厚度的、充当压电陶瓷层的载体层的压电陶瓷层的粘附层。典型地，陶瓷层的厚度与其载体层的厚度大约是相同的。虽然为了结构简单的原因，圆形形状是优选的，但这不是关键的，并且如果定位层和间隙层被适当地成形为提供载体层的外围支撑，那么其他圆形或多边形结构将是适当的。圆形盘的直径或非圆形状的最大直径可以在例如约5至约50mm之间变化。

为了本发明的目的，压电陶瓷层的变形被保持在谨慎选择的限度内是必要的。虽然在涉及元件的操作寿命的范围内，最小变形看起来并不关键，但很显然这样的最小限度将取决于激活发射器所需的最小压电功率。另一方面，最大变形被认为是关键的且需要谨慎的限制。根据本发明，已经发现这样的限制可以通过限制间隙的厚度来实现，该间隙充当针对信号生成器激活时发生的变形的程度的阻止器。显然，必须选择压电陶瓷层的载体层，使得压电陶瓷层将被充足变形以生成激活发射器所需的电能。一般来说，根据本发明的间隙厚度将在约0.05至约0.50mm的范围内，优选地在从约0.1至约0.25mm的范围内。

适于载体层的金属的优选示例为不锈钢（例如SUS304)、FeNi-合金组合、黄铜合金和具有类似物理和化学性质的其他金属。

定义