[发明专利]空气声能聚集和收集装置及系统

说明书

本发明提供一种空气声能聚集和收集装置及系统，包括：壳体；换能器，所述换能器设置在所述壳体内，所述换能器与所述壳体连接；连接引线，所述连接引线的一端与所述换能器连接；所述壳体包括框架以及分别设置在所述框架两侧的第一阻抗板及第二阻抗板；所述第一阻抗板及所述第二阻抗板与所述框架形成一空腔，所述换能器设置在所述空腔内，所述换能器与所述框架连接；其中所述第一阻抗板处于共振，同时所述第二阻抗板处于反共振，从而提高装置空腔内的声压使得换能器的机电换能的效率提高。该发明具有结构简单紧凑、低频机电换能效率高、功率密度大的优点。

技术领域

本发明涉及能量收集技术领域，特别是涉及一种能够聚集和收集空气声能的机电换能器件。

背景技术

信息时代物联网和智能控制系统的发展，对微机电系统和无线传感器网络的需求急剧增加，推动了这种低功率移动设备的快速发展，而通常这类无线设备的布点分散，对本地供能提出了挑战。在本地自供电方面，与有线电力传输相比，环境能源是更好的解决方案，目前已经成熟的技术包括太阳能发电，风力发电等，但是这类环境能源对天气依赖性很大，在许多应用场景中并不适用。而在人们生活和工作的各种场所广泛存在空气声能，这是一种无线传播的清洁能源，使用声能收集系统将空气中的声能转化为电能，能够有效应对移动设备供电难的问题。

但是空气声能的能量密度很低，且主要声能分布在1000Hz以下的低频，例如大型机器噪声和交通噪声均集中在这一频段，能量可达七十分贝以上，相对的声波波长达到几十厘米到几米。传统的声能收集采用赫姆霍兹谐振腔聚集声能，为了降低谐振频率至低频，谐振腔尺寸需随着声波波长增大，难以应用于微设备供能。新型的声能收集将声学超材料用作提高空气声能密度的结构，收集亚波长尺度的声能，但现有的结构比较复杂，增加了工程应用中生产加工的难度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提出一种空气声能聚集和收集装置及系统，用以解决现有声能收集系统难以用简单结构和较小体积收集低频声能的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种空气声能聚集和收集装置，包括：壳体；换能器，所述换能器设置在所述壳体内，所述换能器与所述壳体连接；连接引线，所述连接引线的一端与所述换能器连接；所述壳体包括框架以及分别设置在所述框架两侧的第一阻抗板及第二阻抗板；所述第一阻抗板及所述第二阻抗板与所述框架形成一空腔，所述换能器设置在所述空腔内，所述换能器与所述框架连接；其中所述第一阻抗板处于共振，同时所述第二阻抗板处于反共振。

优选地，所述第一阻抗板与所述第二阻抗板之间的距离为5mm～50mm。

优选地，所述第一阻抗板包括：第一薄板；或

所述第一阻抗板包括：第一薄板；第一质量块，至少一个所述第一质量块设置在所述第一薄板背向所述换能器的一侧；或

所述第一阻抗板包括：第一薄板；第一线圈，至少一个所述第一线圈设置在所述第一薄板面向所述换能器的一侧，所述第一线圈通过第一线圈引线与所述连接引线连接；或

所述第一阻抗板包括：第一薄板；第一质量块，至少一个所述第一质量块设置在所述第一薄板背向所述换能器的一侧；第一线圈，至少一个所述第一线圈设置在所述第一薄板面向所述换能器的一侧，所述第一线圈通过第一线圈引线与所述连接引线连接。

优选地，所述第二阻抗板包括：第二薄板；或

所述第二阻抗板包括：第二薄板；第二质量块，至少一个所述第二质量块设置在所述第二薄板背向所述换能器的一侧；或

所述第二阻抗板包括：第二薄板；第二线圈，至少一个所述第二线圈设置在所述第二薄板面向所述换能器的一侧，所述第二线圈通过第二线圈引线与所述连接引线连接；或