[实用新型]一种可实现地层振动能量回收的超材料隔振桩

权利要求书

1.一种可实现地层振动能量回收的超材料隔振桩，其特征在于，包括空心桩(1)、谐振子系统、复合压电换能片(4)、能量收集与输出电压调整电路(5)；

所述空心桩(1)包括桩体和上、下两个盖板(11)；

所述谐振子系统捕获地层中一定频率范围内的振动，谐振子系统包括质量块(2)和弹性支承块(3)；所述质量块(2)设置于两个弹性支承块(3)之间；所述空心桩的内径大于谐振子系统的外径，所述谐振子系统内置于空心桩(1)内；

所述复合压电换能片(4)嵌入谐振子系统内，将谐振子系统捕获的振动中的机械能转化为电能；所述复合压电换能片(4)由压电陶瓷晶片和金属片叠合而成，在谐振子系统由于地层振动影响而产生振动时将系统中的机械能转化为电能，在谐振子系统往复振动时产生交流电；

所述的能量收集与输出电压调整电路(5)布置于空心桩(1)与谐振子系统之间的空隙处，并与复合压电换能片(4)上下表面连接，将复合压电换能片(4)表面的交流电调整为稳定电压的直流电，为用电器供电，并将多余电能存储于储能电容器中。

2.如权利要求1所述的可实现地层振动能量回收的超材料隔振桩，其特征在于，所述空心桩(1)、质量块(2)和弹性支承块(3)设计为圆柱体，质量块(2)和弹性支承块(3)的外径小于桩体和盖板的内径。

3.如权利要求1所述的可实现地层振动能量回收的超材料隔振桩，其特征在于，通过调整质量块(2)的质量和弹性支承块(3)的刚度改变谐振子系统的自振频率，当振动波以接近自振频率的频率传播到超材料隔振桩处时产生共振，实现对振动波能量的捕获。

4.如权利要求1所述的可实现地层振动能量回收的超材料隔振桩，其特征在于，所述复合压电换能片(4)嵌入谐振子系统内的方式有两种：复合压电换能片(4)嵌入质量块(2)与弹性支承块(3)相接处，或者复合压电换能片(4)嵌入弹性支承块(3)内。

5.如权利要求1所述的可实现地层振动能量回收的超材料隔振桩，其特征在于，质量块(2)和复合压电换能片(4)之间、复合压电换能片(4)和弹性支承块(3)之间、弹性支承块(3)和空心桩(1)的盖板之间的界面皆通过热硫化粘合剂粘合。

6.如权利要求1所述的可实现地层振动能量回收的超材料隔振桩，其特征在于，所述能量收集与输出电压调整电路(5)的电路结构包括桥式整流电路、稳压器、电容、电阻、用电器；复合压电换能片(4)与桥式整流电路相连，然后连接至稳压器的输入端，稳压器的输出端和用电器相连；

当振动被捕获并传递到复合压电换能片(4)表面时，产生往复变化的交流电压，由桥式整流电路整流为直流电后电容C1充电，同时通过正向低压降稳压器为用电器提供稳定的工作电压。