[发明专利]一种振动能量采集与无线发射装置

说明书

一种振动能量采集与无线发射装置，基于电磁感应以及超高频电磁波传输原理，包括振动能量采集器以及能量无线发射器；振动能量采集器和能量无线发射器之间通过接口电路连接。本发明装置整体体积小，工艺简单，成本低，损耗小，易于更换与检修，适用于射频识别传感标签在变电站中的应用。本发明采用电磁感应的原理，将变压器正常运行时振动的能量转化为电能，避免了使用锂电池导致需要频繁更换的弊端；采用了无线发射能量的模式，避免了有线传输导致的成本增加，检修困难的弊端。

技术领域

本发明涉及能量获取与传输，特别涉及一种振动能量采集与无线发射装置。

背景技术

物联网已被确定为中国战略性新兴产业之一，而射频识别 (RFID) 技术作为物联网发展的最关键技术，其应用市场必将随着物联网的发展而扩大。RFID技术是利用射频信号通过空间耦合实现非接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术，是自动识别技术在无线电技术方面的具体应用和发展。一般来说，RFID系统可以分为有源和无源两类。由于有源RFID标签内置电池，相对于无源RFID标签，有源标签可以始终处于唤醒状态，具有很高的实时性与较快的响应速率。而在变电设备的在线监测当中，对于实时性以及响应速率的要求较高，所以有源RFID标签更符合实际的电网应用需求, 但是现有有源RFID在供能时，需频繁更换电池，且稳定性不好。近年来，RFID技术与在线监测结合的研究成为热点。RFID技术与变电站监测结合，可以有效利用RFID技术的便于安装特性及无线识别特性，同时具有良好的检测特性，是其中的重要研究方向。

变电站中，以变压器为代表的各电力设备的运行状况直接关系到发电、供电系统的安全性和可靠性.现有的获取各电力设备状态信息的方法主要有外观检查、理化和高压电气试验等，这些方法都属于传统的检测与试验，是一种事后分析的监测方法，需要在设备停运的状态下进行检测，这样一方面会导致检修的成本增加，另外一方面停运检修势必导致区域停电，对于居民的日常生活生产带来诸多不便，已不能满足现在状态检修的发展趋势。而RFID技术与电网监测相结合，一方面解决了无法实时监测的问题，另一方面也降低了整体的成本，降低了整个监测系统的维修成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有有源RFID在供能模式上的弊端，提供一种振动能量采集与无线发射装置，通过对变压器运行时自身振动能量的采集与转化，作为有源RFID标签的能量来源，有利于降低成本，避免频繁更换电池，且具有良好的稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一种振动能量采集与无线发射装置，基于电磁感应以及超高频电磁波传输原理，包括振动能量采集器以及能量无线发射器；振动能量采集器和能量无线发射器之间通过接口电路连接。

所述振动能量采集器用于完成振动的机械能到电能的转化。

所述能量无线发射器用于对前述转化得到的电能进行处理，即将电能转变为超高频信号后发送给外部设备接收装置。

进一步，所述振动能量采集器由两部分机械结构组成：（1）隔板与永磁体的组合装置，永磁体置于隔板上；（2）放置有线圈的悬臂。隔板的右端、悬臂的左端分别固定在相应的PCB板上。

进一步，所述的振动能量采集器采用电磁感应的原理，悬臂振动时与磁场的相互作用将机械能转化为电能，因此能有效利用变压器运行时绕组振动的能量。

进一步，所述能量无线发射器包括整流器、振荡器、功率放大器、带通滤波器和天线，整流器的输出端与振荡器的输入端相连，振荡器的输出端与功率放大器的输入端相连，功率放大器的输出端与带通滤波器的输入端相连，带通滤波器的输出端与天线相连。能量无线发射器将振动能量采集器采集的电能信号通过整流器进行整流、通过振荡器将直流信号转变为射频信号、通过功率放大器进行信号放大、通过带通滤波器滤波处理后，经由天线来实现能量的无线发送。