[发明专利]一种基于人耳骨链式传导的噪音发电装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于噪声发电技术领域，具体是一种基于人耳骨链式传导的噪音发电装置及方法。

背景技术

随着科技的发展，开发新能源势在必行。与此同时，节能减排也成为改善环境问题的热点话题。噪声作为一种公众环境污染源，影响人们的工作和生活，是世界四大污染之一。对噪声污染的治理，传统的做法是在其传播路径上设置隔离或防护，虽然在一定程度上减弱了噪音对人类的危害，但却不能把这部分能量有效利用起来。噪声发电的出现对环境的改善和节能减排产生了重大意义，但是目前的噪声发电对声波能量的利用率都很低。如何提高对噪声能量的利用率，成为噪声发电的关键性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人耳骨链式传导的噪音发电装置及方法。

本发明的技术方案是：

一种基于人耳骨链式传导的噪音发电装置，其特征在于，包括：声波接收单元、振动膜、仿人耳听骨链杠杆单元、声电转换单元、稳压放大电路；

所述声波接收单元收集来自自由场中任何方向声波，声波接收单元的输出端连接仿人耳听骨链杠杆单元的一端，声波接收单元的输出端与仿人耳听骨链杠杆单元的一端之间设置有振动膜，仿人耳听骨链杠杆单元的另一端连接声电转换单元，声电转换单元的输出端连接稳压放大电路的输入端，稳压放大电路的输出端连接至蓄电池。

所述的基于人耳骨链式传导的噪音发电装置，还包括声波收集单元，采用双曲抛物面集音罩，多个声波接收单元均匀布置在声波收集单元内。

所述声波接收单元，采用雷达状双层空腔结构，声波接收单元包括共振腔和盲性管道；共振腔表面均匀分布有多个聚声用的小孔，一部分声波通过聚声用的小孔进入共振腔内，汇集后进入中间扩音用的大孔内；另一部分声波直接进入中间扩音用的大孔内，进入共振腔内的声波在盲性管道内产生共振后传输至振动膜。

所述仿人耳听骨链杠杆单元的长臂与短臂的比值为1.3。

所述声电转换单元采用压电薄膜，若干压电薄膜采用悬臂梁式的支撑方式布置成球面阵列。

所述仿人耳听骨链杠杆单元通过其一端连接的振动膜的有效振动面积与另一端接触声电转换单元的面积的比值将声波的振动放大。

采用所述的基于人耳骨链式传导的噪音发电装置进行噪音发电的方法，包括：

声波接收单元收集来自自由场中任何方向声波；

声波经声波接收单元传递至仿人耳听骨链杠杆单元一端的振动膜产生与声波频率一致的振动；

仿人耳听骨链杠杆单元通过其一端连接的振动膜的有效振动面积与另一端接触声电转换单元的面积的比值将声波的振动放大；

声电转换单元接收声波的振动，产生正压电效应，输出电流；

稳压放大电路将每个声电转换单元产生的电流经过稳压放大处理后存储在蓄电池中。

有益效果：

本发明通过声波接收单元接收的声波引起振动膜的振动，再由振动膜的振动引起与仿人耳听骨链杠杆单元的振动，仿人耳听骨链杠杆单元末端与压电薄膜相接触，仿人耳听骨链杠杆单元的振动引起压电薄膜产生正压电效应来产生电流。采用仿生学原理，通过振动膜的有效振动面积与仿人耳听骨链杠杆单元和压电薄膜接触面积的面积比，将声波的振动放大18.6倍。仿人耳听骨链杠杆单元本身把振动再放大1.3倍，经过两次放大使压电薄膜的应力增加了24.1倍，使声波能量的损失减少30dB，实现了对声能利用率的提高，进而减少声能的损失，主要属于低品位能源利用领域。声电转换单元采用球面阵列分布，提高发电效率；雷达状声波接收单元在双抛物面状声波收集单元内部分布均匀；机械结构简单，清洁环保。本发明在提高噪声利用率的基础上，充分应用了仿生学原理，使装置性能得到较大增长。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的基于人耳骨链式传导的噪音发电装置主视图；

图2是本发明具体实施方式的基于人耳骨链式传导的噪音发电装置剖视图；

图3是本发明具体实施方式的基于人耳骨链式传导的噪音发电装置连接框图；

图4是本发明具体实施方式的声波接收单元结构示意图；

图5是鼓膜、听骨链及其转轴模式图；

图6是鼓膜增压效应示意图；

图7是本发明具体实施方式的仿人耳听骨链杠杆单元结构示意图；

图8是本发明具体实施方式的声电转换单元布置示意图，（a）为正视图，（b）为横剖图；

图9是本发明具体实施方式的基于人耳骨链式传导的噪音发电装置俯视图；