[发明专利]一种自供电的桥梁监测装置

说明书

一种自供电的桥梁监测装置，属新能源及监测技术领域；机盖装在机壳壁端部，机壳底和机盖上分别均布有下导向孔和上导向孔；耦合器经球头销挂在机壳底上，球头销的销杆装在机壳底上，耦合器装在球头销的销头上；多组换能器装在机壳底上，轴向相邻两组换能器间设有隔环，各组换能器数量相等且均沿圆周方向均布；换能器由主振子与其上下两侧的副振子组装而成；推杆的上下两端分别置于上导向孔和下导向孔中，主振子自由端置于推杆的拨槽中；推杆的上端将弹簧压接机盖上、下端顶靠在耦合器上；耦合器受风作用产生往复摆动并经推杆迫使主振子和副振子弯曲变形及交替的接触与分离，进而将机械能转换成电能，电能经转换处理后供给传感器和信息发送系统。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种自供电的桥梁监测装置，为桥梁监测系统提供动能。

背景技术

桥梁已成为目前公路及铁路网络的重要组成部分。为确保汽车及火车能够正常安全通行、实现桥梁环境及周围环境的实时监测，桥梁上需要安装各类仪器设备，因此桥梁上也要有相应的供电设施。目前普遍采用电缆供电，电缆的铺设及后续维护的难度较大、成本较高，最关键的是当电力供应系统出现故障时桥梁监测系统将无法正常运转。因此，人们研制开发出了多种形式的自供电桥梁健康监测系统，如中国专利CN201621214347.7、CN201610347832.X、CN201721663089.5、CN201810785666.0、CN202110594357.7等，发电装置主要为太阳能自供电装置和基于压电效应的风力自供电装置等。然后，现有的发电装置在实际应用中都存在一定的局限性：太阳能发电装置受天气影响较大，连续的阴雨天气将导致监测系统因能量供应中断而失效；压电风力自供电装置的对时变风速及风向的适应能力还很有限，难以实现多方向风能的有效回收利用，风速低时发电装置不能被有效激励、风速过高时易因振幅过大损坏。

发明内容

一种自供电的桥梁监测装置，主要包括机壳、机盖、推杆、耦合器、球头销、换能器、弹簧、电路板、传感器一和传感器二。

机壳由机壳壁和机壳底构成，机壳底上设有环台、螺纹孔和一组下导向孔，环台位于机壳壁和机壳底的交界处设有，下导向孔为通孔且均布在以机壳底的中心为圆心的圆周上，螺纹孔位于机壳底的中心处。

桶状的耦合器经球头销挂在机壳底上，球头销由销头和销杆构成，销杆经其端部的螺纹安装在机壳底上，耦合器的桶顶上的销头腔套在销头上并可绕销头摆动；耦合器由吊桶、惯性块、螺杆和套筒构成，吊桶由吊桶壁和吊桶顶构成，吊桶顶即为耦合器的桶顶，吊桶顶上设有销头腔，吊桶顶与其上所安装的压板共同形成销头腔，销头腔为非全封面的腔体，销头腔的端口位于压板上，吊桶顶上的销头腔套在球头销的销头上；套筒经螺钉安装在吊桶壁上，吊桶壁与套筒构成长度可调的绕流体以适应不同的风速；惯性块经螺杆安装在吊桶顶的下方，惯性块及套筒沿吊桶轴向位置可调。

换能器由主振子和副振子构成，多组换能器经螺钉和压环安装在机壳底的环台上，沿机壳壁轴向相邻的两组换能器之间设有隔环，各组换能器数量相等且均沿圆周方向均布；换能器为扇形悬臂梁结构，换能器由主振子与其上下两侧的副振子组装而成，主振子和副振子的一端沿厚度方向粘接或压接在在一起，主振子的悬臂部分比副振子的悬臂部分长；换能器由不同结构的主振子和副振子构成：主振子由主电极片与其两侧所粘接的驻极体片构成，副振子由副电极片与其一侧所粘接的压电片构成，副电极片与驻极体片靠近安装；主振子为单独的主电极片，副振子由副电极片与其两侧分别粘接的驻极体片和压电片构成，驻极体片与主电极片靠近安装。

机盖上设有一组上导向孔，上导向孔位于机盖中心处的凸台上，上导向孔为均布在以机盖中心为圆心的圆周上的盲孔；上导向孔和下导向孔的数量、半径及所在圆周半径分别相等。

机盖经螺钉安装在机壳壁端部，机盖安装有电路板，电路板上设有能量转换存储电路及无线信息发送系统；机盖和机壳分别安装有传感器一和传感器二，传感器一和传感器二为振动、温度或湿度传感器。