[实用新型]一种新型自供能风速传感器及风速测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型自供能风速传感器及风速测量装置，属于风速传感器领域。

背景技术

摩擦纳米发电机(TENG)是美国佐治亚理工学院的王中林教授研究组在 2012年研制出的一种新型发电机。TENG是一种利用纳米材料摩擦起电和静电感应耦合效应将机械能转换成电能的装置。这项技术利用铝膜和聚酰亚胺 (PTFE)表面上的纳米结构发生接触摩擦，两接触表面分别带异种电荷，电荷的转移形成电流。

随着现代工业和信息行业的迅速发展，新技术革命的到来，对于环境内各种数据的测量、获取及研究变得尤为重要。但就风速测量领域往往依赖于大型传感器设备，外部供能且安装复杂。其不仅消耗大量的能源，造成资源上的浪费；电池废弃物也对环境造成了破坏。为了提高能源及空间利用率，缓解能源危机，改变能源利用途径迫在眉睫。

目前，中国风速传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。工业及信息化部的数据统计显示，我国的传感器市场呈现出逆势增长的态势。而最近几年，中国的传感器年度销售平均增长也达到了39％。目随着市场的逐渐开放和中国投资环境的改善及全球化经济的进程加快，各国的传感器厂家纷纷进入中国市场，这就加剧了市场的竞争。中国传感器市场将重新进行份额的分配。目前传感器的市场正处于一个激烈竞争的时期，因此如何开辟新的应用领域将成为许多传感器厂商需要慎重考虑的问题，而绿色能源等市场将为传感器乃至整个自动化行业带来的巨大商机。将摩擦纳米发电机 (TENG)应用于风速传感器内，测得数据。它既可以利用风能为摩擦纳米发电机提供动力，又可以为传感器供能，达到环保节能的要求。除此外，利用摩擦纳米发电机制作的风速传感器体积小，便于携带或安装，测量风速的精度理论较高，符合绿色环保的要求，其市场十分开阔。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题的提出，提出一种新型自供能风速传感器，其特征在于，至少包括：位于入风口的加压段及连接在其后端的平直的检测段；所述加压段的入风口直径大于与尾部连接在所述检测段的直径；所述检测段内设置有内部腔室；所述内部腔室中心的摩擦纳米发电机TENG；

进一步的，空气流动/吹动时，所述柔性PTFE膜会拍打TENG上板/TENG 下板，所述柔性PTFE膜与TENG上板/TENG下板摩擦产生电荷，摩擦后柔性PTFE膜上负电荷积累，当接触所述TENG上板/TENG下板时，该板电极薄膜上电子通过外电路转移至另一板电极薄膜上，电荷每发生一次转移，向外部发出一次电信号；

当所述柔性PTFE膜根据烧结的线性关系周期地接触所述TENG上/下板，在所述柔性PTFE膜和TENG上/下板间会产生电位差和交流电，则TENG获得周期电信号。

进一步的，所述TENG装置包括：平行设置的TENG上板、TENG下板、固定在TENG上板下侧的TENG上板铜板、固定在TENG下板上侧的TENG上板铜板以及由固定轴固定在所述风速传感器出风口处的柔性PTFE膜。

进一步的本还提出了，一种自供能风速测量装置，其特征在于包括：所述的风速传感器、位于传感器底部的隔离装置以及位于顶部的风向标；所述隔离装置内部设有放置电路模块的空槽；

进一步的，所述电路模块通过固定杆中心连接到所述TENG装置的引出导线；所述电路模块，包括：降压处理单元、整流单元、滤波单元以及稳压单元；所述降压处理单元，加入整流变压器，将交流电电压降为符合整流需要的电压；所述桥式整流器，将从所述降压处理单元输出的交流电压变换为单向脉冲直流电压，再经过所述滤波单元，通过电容进行滤波处理，减少整流电压的脉冲程度，适应负载需要；所述稳压单元改变调整管的集电极电流和管压降。

进一步的，风向标受到风力作用所述风向标顺风力方向将所述传感器调整为正对风向位置；所述固定杆下部连接的变阻器阻值相应改变，所述电路模块中产生电流信号，所述电流信号的表示此时的风向，并将风向信号传输到显示屏上。

更进一步的，所述变阻器为环形电阻，顺时针旋转时电阻增大，初始位置的电阻为0，每个阻值，对应一个风向值。