CN102184729A - 超声波能量传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属能量传输系统领域，尤其涉及一种超声波能量传输系统，包括超声波传递介质（1）、发送端换能器（2）及接收端换能器（3）；发送端换能器（2）与接收端换能器（3）的端口分别与超声波传递介质（1）的端口固定相接；超声波传递介质（1）为金属；发送端换能器（2）包括发送端本体（501）；在发送端本体（501）的两端分别固接发送端超声波振子（401）及超声波传递介质（1）；接收端换能器（3）包括接收端本体（502）；在接收端本体（502）的两端分别固接接收端超声波振子（402）及超声波传递介质（1）。本发明能够为小功率仪器仪表、通讯设备、伺服机构及应急照明提供工作电源，其具有很强的抗机械损坏能力。
Description
技术领域
本发明属能量传输系统领域，尤其涉及一种超声波能量传输系统，特别适用于应急通讯和国家安全警戒设备。
背景技术
随着科学技术和工业生产发展的需要，电能技术在通信、运输、动力、国防等方面逐渐得到广泛应用，各种电能源和电能传输技术是上述领域里的能源供应部分，没有电能源一切都不能工作。电能源有风力发电、太阳能发电、热力发电、水力发电、沼气发电、各种蓄电池、干电池等。这些电能必须通过导线输送才能起作用。电能输送就是电源由某处输送到另一处的一种方式。电能的输送目前采用的是通过导线在绝缘材料辅助下完成输送的，在输送线路中任何漏电、绝缘击穿或短路都会造成输送电能的故障。在特殊应用中现有的电能源和输送方式受到了挑战，例如：长期备用状态下的仪器仪表，虽然有蓄电池或者换醒电池但是毕竟有一定的存储时间，电力能源有一定的容量，这些都在技术上限制了电能的存储和备用；在传输方面：高温、高压强、爆炸、高腐蚀、水下、地下等苛刻条件限制了现有电能传输方式的应用。
现有的电能输送方式以架空线路和电缆为主流，在特殊环境中就显得非常脆弱，例如通过300～800的高温、承受爆炸的冲击、重型车辆履带的碾压等，任何对导线和绝缘层的破坏都会中断电能的传输。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种超声波能量传输系统，该系统能够为小功率仪器仪表、通讯设备、伺服机构及应急照明提供工作电源，其具有很强的抗机械损坏能力，同时具有抗高温、高压，耐水浸，不怕短路的特点。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：一种超声波能量传输系统，它包括超声波传递介质、发送端换能器及接收端换能器；所述发送端换能器与接收端换能器的端口分别与超声波传递介质的端口固定相接。
作为一种优选方案，本发明所述超声波传递介质为金属。
作为另一种优选方案，本发明所述发送端换能器包括发送端本体；在所述发送端本体的一端固接发送端超声波振子；在所述发送端本体的另一端固接超声波传递介质；所述接收端换能器包括接收端本体；在所述接收端本体的一端固接接收端超声波振子；在所述接收端本体的另一端固接超声波传递介质。
进一步地，本发明在所述发送端超声波振子及接收端超声波振子的端部依次分别固接发送端匹配器及接收端匹配器。
更进一步地，本发明所述超声波传递介质为圆柱型，其横截面的直径为4mm～70mm。
本发明所述发送端超声波振子发射的超声波为纵波；所述接收端超声波振子接收的超声波为纵波。
上述超声波能量传输系统可用于矿业井下应急电能的传输。
本发明解决了现有能源及传输中存在的诸多问题，其能够提供小功率仪器仪表、通讯设备、伺服机构、应急照明等的工作电源。新电能源传输通道有很强的抗机械损坏能力，同时具有抗高温、高压，耐水浸，不怕短路的特点。本能源在传输能源同时可以同时传递信息信号。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明发送端换能器结构示意图。
图3为本发明接收端换能器结构示意图。
图中：1为超声波传递介质；2为发送端换能器；3为接收端换能器；401为发送端超声波振子；402为接收端超声波振子；501为发送端本体；502为接收端本体；601为发送端匹配器；602为接收端匹配器；701为振子极片；702为振子极片。
具体实施方式
如图所示，超声波能量传输系统，它包括超声波传递介质1、发送端换能器2及接收端换能器3；所述发送端换能器2与接收端换能器3的端口分别与超声波传递介质1的端口固定相接。
本发明所述超声波传递介质1为金属。本发明所述发送端换能器2包括发送端本体501；在所述发送端本体501的一端固接发送端超声波振子401；在所述发送端本体501的另一端固接超声波传递介质1；所述接收端换能器3包括接收端本体502；在所述接收端本体502的一端固接接收端超声波振子402；在所述接收端本体502的另一端固接超声波传递介质1。当然本发明发送端超声波振子401可配置数个，彼此通过并接的方式整合在一起。同样，本发明接收端超声波振子402也可配置数个，彼此通过并接的方式整合在一起。
本发明在所述发送端超声波振子401及接收端超声波振子402的端部依次分别固接发送端匹配器601及接收端匹配器602。本发明所述超声波传递介质1为圆柱型，其横截面的直径为4mm～70mm。
本发明发送端匹配器601及接收端匹配器602分别用于固定发送端超声波振子401及接收端超声波振子402，另外，其还具有匹配发送端超声波振子401及接收端超声波振子402协同进行电能传输的作用。发送端匹配器601及接收端匹配器602可采用铝质材料。参见图2及图3所示，701及702为振子极片；801、802为螺栓。
目前应用压电陶瓷电转力特性的有：测距、探伤、清洗、焊接、医疗B超等；应用力转电特性的有：压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置等。但是这些都是单一的利用压电陶瓷的电转力或者力转电单一特性。本发明是利用压电陶瓷的电转力，力转电综合电特性，采用超声波电转力特性使产生超声波机械振动，通过金属介质的一端将产生的超声波机械振动能量传输到远距离的另一端，在另一端经超声波换能器将接收到的超声波机械振动能量转换为电能，逆向力转电再一次转换达到远距离金属介质超声波输送电能的目的。
超声波传递介质为空气、液体、固体等，固体尤以金属体的传递速度最快，效率最高。金属体传递纵波能量集中，远距离传输中损耗小是传输载体的最佳选择，金属体更具有良好的机械强度。传输金属体可以在深水、燃烧的火焰、行驶各种车辆的路面、塌方岩石掩埋，在爆炸现场只要不炸断任何扭曲和变型都不会影响正常传输功能。金属体的两端分别连接发送端与接收端，发送端通过换能器将电磁波转换为机械波，机械波在金属体内向接收端传输，接收端将机械波再转换为电磁波。这种方法在传输电能的同时，信息信号通过编码由超声波载波传递，经解码还原信息信号达到通讯目的。
除具有电能传输功能外，作为重要的超声波传输单元，本发明也可用于矿业超声波载波信息通讯系统领域。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种超声波能量传输系统，其特征在于，包括超声波传递介质（1）、发送端换能器（2）及接收端换能器（3）；所述发送端换能器（2）与接收端换能器（3）的端口分别与超声波传递介质（1）的端口固定相接。
2.根据权利要求1所述的超声波能量传输系统，其特征在于：所述超声波传递介质（1）为金属。
3.根据权利要求2所述的超声波能量传输系统，其特征在于：所述发送端换能器（2）包括发送端本体（501）；在所述发送端本体（501）的一端固接发送端超声波振子（401）；在所述发送端本体（501）的另一端固接超声波传递介质（1）；所述接收端换能器（3）包括接收端本体（502）；在所述接收端本体（502）的一端固接接收端超声波振子（402）；在所述接收端本体（502）的另一端固接超声波传递介质（1）。
4.根据权利要求3所述的超声波能量传输系统，其特征在于：在所述发送端超声波振子（401）及接收端超声波振子（402）的端部依次分别固接发送端匹配器（601）及接收端匹配器（602）。
5.根据权利要求2～4之任一所述的超声波能量传输系统，其特征在于：所述超声波传递介质（1）为圆柱型，其横截面的直径为4mm～70mm。
6.根据权利要求5所述的超声波能量传输系统，其特征在于：所述发送端超声波振子（401）发射的超声波为纵波；所述接收端超声波振子（402）接收的超声波为纵波。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI PENGYAN MINING SAFETY EQUIPMENT MANUFACTURING CO., LTD. Effective date: 20120508 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201601 SONGJIANG, SHANGHAI TO: 201107 MINHANG, SHANGHAI |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20120508 Address after: 500, Lane 201107, Lok Lok Road, Shanghai, Minhang District 111-301 Applicant after: Yuan Chongli Co-applicant after: Zhang Hui Address before: 201601 No. 4968 Si Chen Road, Sheshan Industrial Zone, Shanghai, Songjiang District, -3 Applicant before: Shanghai Pengyan Mining Safety Equipment Manufacturing Co., Ltd. |
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| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110914 |