[发明专利]一种具备自适应机械振幅检波结构的拾振器

说明书

一种具备自适应机械振幅检波结构的拾振器，包括支撑底座、夹具、主拾振器、随动拾振器；主拾振器包括第一悬臂梁和惯性质量块，第一悬臂梁的一端固定在第二夹具与第三夹具之间，第一悬臂梁的两个侧面分别设有惯性质量块；随动拾振器包括两个分别固定在第一夹具与第二夹具、第三夹具与第四夹具之间的第二悬臂梁；惯性质量块分别设置在第一悬臂梁朝向第二悬臂梁的两个侧面上，第二悬臂梁朝向第一悬臂梁的一侧与惯性质量块相对应的位置设有耦合轻弹簧。本发明的随动拾振器有自适应保持主拾振器的振动幅值性能，因此称之为自适应机械检波结构；该结构集成度高，无需额外的传感计算介入，由随动悬臂梁的位置即可检测振动幅值，且不消耗额外电能。

技术领域

本发明属于微型传感器技术领域，特别涉及一种具备自适应机械振幅检波结构的拾振器。

背景技术

拾振器是检测振动物体中某种有用信息的装置，用于识别位移、开关等信号的器件。检波器通常用来提取物体所携带的信息，用于分析机器设备的运行状况或获取某种有益的信号。

拾振器是传感器的一种，将振动信号转化为电学或机械的信号，且该信号能准确反映振动源的振动情况的装置。按检测量不同，可分为速度拾振器、位移拾振器等几种，按能量转换原理又可分为压电式、电磁式等几种拾振器。在许多情形下，所需要的关键信息为能够反映振源振动情况的拾振器振动幅值，要获得该幅值，一般需要通过对在主拾振器上附加传感装置，并进行专门的信号处理获得，需要引入额外的电路处理单元。一方面，这带来了额外的成本和复杂度的上升，另一方面，在一些特定的低功耗和电磁环境复杂的场合，应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单构、性能可靠，运用于振动能量回收时，由于其有自适应性能，因此能量回收效率高于传统回收装置、输出电能平均功率高、响应及时，且不消耗额外电能的具备自适应机械振幅检波结构的拾振器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具备自适应机械振幅检波结构的拾振器，包括支撑底座、用于固定主拾振器和随动拾振器的夹具、用于拾取振动的主拾振器、用于检测振动幅值的随动拾振器、耦合轻弹簧；

所述夹具包括依次设置在支撑底座上的第一夹具、第二夹具、第三夹具和第四夹具；其中，第一夹具和第四夹具形状相同且对称设置，第二夹具和第三夹具形状相同且对称设置；

所述主拾振器包括第一悬臂梁和惯性质量块，第一悬臂梁的一端固定在第二夹具与第三夹具之间，第一悬臂梁的两个侧面分别设有一惯性质量块；

所述随动拾振器包括两个第二悬臂梁，第二悬臂梁分别固定在第一夹具与第二夹具、第三夹具与第四夹具之间；

所述惯性质量块分别设置在第一悬臂梁朝向第二悬臂梁的两个侧面上，第二悬臂梁朝向第一悬臂梁的一侧与惯性质量块相对应的位置设有耦合轻弹簧；

所述支撑底座和夹具均与同一振动源固定连接。

进一步地，所述主拾振器的固有频率远大于随动拾振器的固有频率。

进一步地，所述惯性质量块设置在第一悬臂梁上远离夹具的一端。

进一步地，所述两个随动拾振器对称地设置在主拾振器两侧，其中一个随动拾振器能够跟随惯性质量块在正方向上的运动，另一个随动拾振器能够跟随惯性质量块在负方向上的运动；随动拾振器始终在主拾振器位移幅值的极值点附近与之接触。

进一步地，所述耦合轻弹簧的刚度满足以下条件：

其中K₃是耦合轻弹簧的刚度，m₃是耦合轻弹簧的等效质量，m₂是随动拾振器的等效质量，f为主拾振器的固有频率，a、b为常数。