[实用新型]一种摩擦纳米发电式流体测速装置

说明书

本实用新型涉及流速传感器技术领域，为一种摩擦纳米发电式流体测速装置，具体包括支撑轴、转轮、摩擦发电单元和处理单元，转轮固定于支撑轴并绕支撑轴自转，摩擦发电单元设于支撑轴和转轮之间；摩擦发电单元包括第一摩擦片、第二摩擦片和第一介电薄膜，第一摩擦片、第一介电薄膜、第二摩擦片依次向心设置，第一摩擦片径向内侧设有第二介电薄膜，第二摩擦片径向外侧设有电极膜，第二介电薄膜、电极膜材质各异，但均与第一介电薄膜贴合接触；第一摩擦片、第二摩擦片分别与转轮、支撑轴连接固定，转轮转动，第一摩擦片绕第二摩擦片转动；第一介电薄膜与处理单元电连接。该装置利用摩擦纳米发电得出的电压频率计算出流体流速，不需搭载辅助电源，使用更加方便。

技术领域

本实用新型涉及流速传感器技术领域，更具体地，涉及一种摩擦纳米发电式流体测速装置。

背景技术

在科技发展的今天，各行各业都需要检测一定的数据来确保一些装备的正常运转或者收集一定的数据供研究使用。在这其中，流速就是一个重要的参数，例如其检测石油管道内的流速情况或者测量河流的流速情况。但目前用于测量流速的装置大多都是需要辅助电源来实现流速的测量，成本较高，且更换内部电池同时也会造成环境的影响，并且会进一步增加其测量成本。摩擦纳米发电技术是近年来新兴的一种技术，结合摩擦纳米发电技术，高效且低成本的测量流速具有很好的研究意义。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种摩擦纳米发电式流体测速装置，利用摩擦纳米发电得出的电压频率计算出流体流速，不需再搭载辅助电源，使用更加方便。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种摩擦纳米发电式流体测速装置，包括支撑轴、转轮、摩擦发电单元和处理单元，所述转轮固定于支撑轴并绕支撑轴自转，所述摩擦发电单元设于支撑轴和转轮之间；所述摩擦发电单元包括第一摩擦片、第二摩擦片和圆环状的第一介电薄膜，第一摩擦片、第一介电薄膜、第二摩擦片依次向心设置，第一摩擦片径向内侧设有第二介电薄膜，第二摩擦片径向外侧设有电极膜，第一介电薄膜、第二介电薄膜、电极膜贴合接触；所述第一介电薄膜、第二介电薄膜与电极膜的材质各异；

所述第一摩擦片、第二摩擦片分别与转轮、支撑轴连接固定，转轮转动，第一摩擦片绕第二摩擦片转动；所述电极膜与处理单元电连接。

其中，该装置设于流体中，用于实时检测流体的流速。当无外力作用时，转轮不会发生转动，内部的摩擦片之间不会发生摩擦产生感应电荷；而当在外部流体流过时，转轮发生转动，同时带动第一摩擦片转动，从而使第一摩擦片与第二摩擦片发生摩擦分离，在两摩擦片相互摩擦时，第二介电薄膜、电极膜均与第一介电薄膜有摩擦接触，由于两种不同材质具有不同的电极序，所以在两者的表面就会分别带上正电荷和负电荷。当两摩擦片转动错位时，两者之间就会产生感应电势差，发生电荷的转移，这时连接在电极膜的处理单元电路中会产生电流和电压，因此将摩擦发电单元输出的电压频率转换成流体流速数据，从而实时得出流体的流速。

优选地，所述第一摩擦片、第二摩擦片均为扇环形结构。为了确保两摩擦片在转动时有错位摩擦产生感应电势差，一般采用扇环形结构，主要便于第一摩擦片、第二摩擦片同心设置，并使第一摩擦片可绕第二摩擦片圆周转动。

优选地，所述第二摩擦片的数量为两个，并绕圆点中心对称设置；圆心角的范围为(90°，180°)。两个扇环形第二摩擦片中心对称设置，两端互不接触，呈现有两处缺漏的圆环形。

优选地，所述第一摩擦片、第二摩擦片的圆心角相同。由于圆心角相同，第一摩擦片、第二摩擦片有一个瞬间摩擦面可完全重合。

优选地，所述摩擦发电单元还包括用于保持两摩擦片充分接触的弹性垫圈，所述弹性垫圈设置于第一摩擦片与第二介电薄膜之间，或第二摩擦片与电极膜之间。一般地，弹性垫圈选用泡沫胶，既可以用来调整两摩擦片的间隙，又可以在长期摩擦后保证两摩擦片保持良好的接触。