[发明专利]一种涡街流量计

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，特别是涉及一种应用纳米技术的涡街流量计。

背景技术

无线传感器网络是当前备受关注的研究热点之一，其中一个重要问题就是电源问题。无线传感器网络由大量的分布式传感器节点构成，当前，这些传感器节点大多通过电池提供能源，因而不可避免的具有大结构尺寸、低维护性、高运行成本和存在环境污染风险等缺点。因而，人们迫切希望开发出无需外接电源或电池的自供能传感系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用纳米技术的涡街流量计，用于自供能的环境监测传感器网络。

为了实现上述目的，本发明提供一种涡街流量计，包括漩涡发生体和纳米发电机敏感元件，其中，

所述纳米发电机敏感元件设置于所述漩涡发生体产生的尾流中，所述纳米发电机敏感元件的信号输出端为所述主动式涡街流量计的输出端。

优选地，所述的纳米发电机敏感元件为粘贴在基底上的复合纳米发电机，所述复合纳米发电机的结构为：依次包括底电极、聚偏氟乙烯薄膜、氧化锌种子层、氧化锌纳米线层、聚甲基丙烯酸甲酯绝缘层、顶电极；

所述底电极和顶电极为所述纳米发电机敏感元件的信号输出端。

优选地，所述的氧化锌纳米线层由水热法制备。

优选地，所述的氧化锌纳米线层中，氧化锌纳米线的直径为50-3000纳米，长度为0.5-40微米。

优选地，所述基底为固体基片。

优选地，所述漩涡发生体包括准三棱柱和长方体，所述长方体连接在所述准三棱柱的一个准棱边；所述漩涡发生体的横截面为准三角形的一个顶角连接矩形的钝形体。

优选地，所述纳米发电机敏感元件设置在所述漩涡发生体的长方体产生的尾流中。

优选地，所述漩涡发生体的材料为固体材料。

优选地，所述涡街流量计用于环境风速、河流流速或流体输运管道的监测领域。

与现有技术相比，本发明的涡街流量计具有下列优点：

本发明公开的涡街流量计，包括一个漩涡发生体和一个安装于所述漩涡发生体产生的尾流中的纳米发电机敏感元件；所述纳米发电机敏感元件的信号输出端为所述主动式涡街流量计的输出端。本发明可以应用在环境风速、河流流速或流体输运管道的监测领域，纳米发电机敏感元件在液体流动能或风能等机械能的作用下由压电效应产生压电势，通过对纳米发电机敏感元件产生的压电势进行转换和分析可以确定流体流速，因此本发明的涡街流量计能够主动进行流速测量，工作时无需外接电源。

另外，本发明的主动式涡街流量计具有结构简单、可靠性高、灵敏度和分辨率高等特点，本发明特别适用于环境风速、河流流速或流体输运管道的监测等领域，可用于构建自供能的无线传感器网络。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明的涡街流量计的结构示意图；

图2为本发明中所述纳米发电机敏感元件结构示意图；

图3为本发明中所述复合纳米发电机结构示意图；

图4a和图4b为本发明中所述氧化锌纳米线的扫描电镜照片；

图5为本发明具体实施中的速度-频率关系图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有无线传感器网络由大量的分布式传感器节点构成，这些节点大多通过电池提供能源，因而不可避免的具有大结构尺寸、低维护性、高运行成本和存在环境污染风险等缺点。因而，人们迫切希望开发出无需外接电源或电池的自供能传感系统。

由于在环境中存在着大量能量，如光能、热能和机械能等，如果将这些能量回收起来并转换成电能供给传感器节点使用，即可真正实现其自主、可持续和无线的工作。2006年，纳米发电机的发明为自供能系统的实现提供了一种解决方案。一方面，纳米发电机能够回收环境中的机械能，将其转换成电能输出。同时，它还可以作为主动式的传感器，检测输入运动信号的属性。与传统块体材料相比，纳米材料通常具有独特的物理和化学性质，因而纳米材料作为传感器的敏感材料时通常具有更高的灵敏度和分辨率。