CN105982361A - 基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于摩擦发电的气动传感器，包括：外壳，内部形成有容置腔室，壁面上设置有进气口和出气口，外壳壁面上的进气口和出气口分别与外壳内部的容置腔室相连通；信号输出组件，设置在外壳的容置腔室中；振膜组件，与信号输出组件相对设置，以形成摩擦界面；其中，振膜组件包括固定部和自由部，固定部位于振膜组件的中心位置处，自由部位于固定部的外围，在容置腔室内部气流的带动下，振膜组件的自由部可往复振动并与信号输出组件相互摩擦，信号输出组件产生并输出感应电信号。本发明还公开了一种气流处理装置及电子烟。本发明能够在有限体积的气动传感器内增大振膜的振动面积及摩擦面积，实现了增大传感器输出电信号强度的目的。

Description

基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟

技术领域

本发明涉及摩擦发电领域，尤其涉及一种基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟。

背景技术

气动传感器利用流场中气体流动所呈现的各种物理特性来测量物理量，其是实现生产、生活自动化的一种技术工具，在各个领域都有着广泛的应用。但是现有的气动传感器普遍存在成本较高、制造工艺复杂，且抗干扰能力较差等问题。

目前，技术人员利用摩擦发电机的特性研发出一种能够主动应激输出电信号的气动传感器，其中，该传感器内部具有一个可以随气流振动的薄膜，该薄膜具有至少一个固定端和至少一个自由端，此种传感器的出现克服了现有传感器的上述问题。

但是该传感器也存在着自身的问题，那就是主动输出的电信号强度不高，其直接原因为在有限的传感器外壳内，随气流振动的薄膜的面积受限，同时其自由端飘动时与对应平面的摩擦面积较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟，以能够在有限体积的气动传感器内增大振膜的面积，进而增大振膜的振动面积及摩擦面积，最终实现增大传感器输出电信号的信号强度的目的。

为实现上述目的，本发明的一种基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟的具体技术方案为：

一种基于摩擦发电的气动传感器，包括：外壳，内部形成有容置腔室，壁面上设置有进气口和出气口，外壳壁面上的进气口和出气口分别与外壳内部的容置腔室相连通，以形成气流通路；信号输出组件，设置在外壳的容置腔室中，为气动传感器的信号输出端；振膜组件，设置在外壳内部的容置腔室中，与信号输出组件相对设置，以形成摩擦界面；其中，振膜组件包括固定部和自由部，固定部位于振膜组件的中心位置处，自由部位于固定部的外围，在容置腔室内部气流的带动下，振膜组件的自由部可往复振动并与信号输出组件相互摩擦，信号输出组件产生并输出感应电信号。

一种气流处理装置，包括上述的基于摩擦发电的气动传感器以及信号处理模块，其中，基于摩擦发电的气动传感器用于感测气流通过，并在气流的作用下产生感应电信号；信号处理模块，与基于摩擦发电的气动传感器相连，用于接收、处理感应电信号，并根据感应电信号输出控制电信号。

一种电子烟，包括上述的气流处理装置以及烟杆、雾化器、电源器件。

本发明的基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟具有以下优点：

1)本发明的基于摩擦发电的气动传感器通过对振膜组件的设置形式的变化，使得在有限体积的气动传感器内增大了振膜的面积，进而增大了振膜的振动面积及摩擦面积，最终实现了增大传感器输出电信号的信号强度的目的。

2)本发明的基于摩擦发电的气动传感器的结构及制作工艺简单、制作成本低，仅需将第一信号输出组件、振膜组件等直接装入到外壳中即可，比现有技术中的气动传感器更适合工业生产。

3)本发明的基于摩擦发电的气动传感器对信号处理模块的要求低，可以轻易地通过信号处理模块的设计来区分气流和振动干扰产生的电信号，从而有效地防止振动干扰的误触发，提高了气动传感器工作的稳定性。

4)本发明的基于摩擦发电的气动传感器降低了电子烟的制作成本、简化了电子烟的制作工艺，并且有效地防止振动干扰的误触发，提高了电子烟工作的稳定性。

附图说明

图1为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第一实施例的剖视图；

图2为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第二实施例的剖视图；

图3为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第三实施例的剖视图；

图4为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第四实施例的剖视图；

图5为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第五实施例的剖视图；

图6为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第六实施例的剖视图；

图7为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的外壳的第一实施例的剖视图；

图8为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的外壳的第二实施例的剖视图；

图9为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的外壳的第三实施例的剖视图；

图10为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的振膜组件的第一实施例的剖视图；

图11为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的振膜组件的第二实施例的剖视图；

图12为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的振膜组件的第三实施例的剖视图；

图13为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的振膜组件的第四实施例的剖视图；

图14为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的振膜组件的第五实施例的剖视图；

图15为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的振膜组件的第六实施例的剖视图；

图16为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的振膜组件的第七实施例的剖视图；

图17为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的振膜组件的第八实施例的剖视图；

图18为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的振膜组件的第九实施例的剖视图；

图19为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第七实施例的剖视图；

图20为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第八实施例的剖视图；

图21为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的固定组件的第一实施例的剖视图；

图22为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的固定组件的第二实施例的剖视图；

图23为本发明的基于摩擦发电的气动传感器中的固定组件的第三实施例的剖视图；

图24为本发明的电子烟的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟做进一步详细的描述。

本发明的基于摩擦发电的气动传感器包括：外壳，内部形成有容置腔室，壁面上设置有进气口和出气口，外壳壁面上的进气口和出气口分别与外壳内部的容置腔室相连通，以形成气流通路；信号输出组件，设置在外壳的容置腔室中，为气动传感器的信号输出端；振膜组件，设置在外壳内部的容置腔室中，与信号输出组件相对设置，以形成摩擦界面；其中，振膜组件包括固定部和自由部，固定部位于振膜组件的中心位置处，自由部位于固定部的外围，在容置腔室内部气流的带动下，振膜组件的自由部可往复振动并与信号输出组件相互摩擦，信号输出组件产生并输出感应电信号。

由此，本发明的基于摩擦发电的气动传感器通过对振膜组件的设置形式的变化，使得在有限体积的气动传感器内增大了振膜的面积，进而增大了振膜的振动面积及摩擦面积，最终实现了增大传感器输出电信号的信号强度的目的。

如图1所示，其为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第一实施例的剖视图。该实施例中，基于摩擦发电的气动传感器包括：外壳110、第一信号输出组件120、振膜组件130和第一固定组件140。

进一步，外壳110的内部形成有容置腔室111，外壳110的顶壁上形成有进气口112，侧壁上形成有出气口113，且外壳110上的进气口112和出气口113分别与外壳110内部的容置腔室111相连通，以形成贯通外壳内外的气流通路。其中，优选的是，如图7至图9所示，本实施例中的外壳110的形状为柱状，且其垂直于轴线方向的剖面形状可以为圆形、矩形和六边形等多边形结构；外壳110上的出气口113为多个，且垂直于轴线方向均匀的分布在外壳110的侧壁上，可以增大振膜的振动幅度及频率等，增加电信号强度。此外，应注意的是，根据实际需要，外壳及出气口的设置也可采用其他形式，并不仅限于上述形式。

进一步，第一信号输出组件120包括第一电极单元121，第一电极单元121绝缘固定设置外壳110的内壁面上，为气动传感器的信号输出端。其中，第一电极单元121与第一固定组件140的一端相连，第一固定组件140的另一端与振膜组件130的固定部相连，以将振膜组件130固定设置在容置腔室111中(具体是将振膜组件130固定设置在第一电极单元121上)。

进一步，振膜组件130为柔性薄膜，与第一电极单元121相对设置，以形成摩擦界面。其中，如图10至图18所示，本实施例中的振膜组件130的形状与外壳110横截面的形状相对应，振膜组件130包括固定部131和自由部132，固定部131位于振膜组件130的中心位置处，自由部132位于固定部131的外围，在容置腔室111内部气流的带动下，振膜组件130的自由部132可往复振动并与第一电极单元121相互摩擦，第一电极单元121产生并输出感应电信号。

进一步，可选的是，如图10至图12所示，振膜组件130的自由部132为整体式结构，在容置腔室111内部气流的带动下，振膜组件130的自由部132一体振动。

进一步，优选的是，如图13至图15所示，振膜组件130的自由部132为分体式结构，在容置腔室111内部气流的带动下，振膜组件130的自由部132的各组成部分分别振动。其中，该分体式结构可通过将振膜组件130对应出气口113的位置和数量裁剪获得，如外壳110上设置有四个出气口113，则振膜组件130的自由部132就裁剪成四部分，且每一部分分别对应一个出气口113。由此，振膜组件130的自由部132的各组成部分互相之间振动不受影响，摩擦效果更佳。

进一步，更优选的是，如图16至图18所示，振膜组件130的自由部132的各组成部分之间形成有防干扰间隔，以减小振膜组件130的自由部132的各组成部分分别振动时的相互干扰。其中，该防干扰间隔可通过对分体式结构的振膜组件130进一步去除材料裁剪获得，由此，振膜组件130的自由部132的各组成部分互相干扰更小，振动幅度更大。应注意的是，本发明中对具体的裁剪形式并不限定，形成的形状亦不限定。

下面结合图1，对本实施例的基于摩擦发电的气动传感器的原理进行简要说明：气流从外壳110顶壁上的进气口112流入容置腔室111中，并从外壳110的侧壁上的出气口113流出容置腔室111，由此，可在外壳110内部的容置腔室111中产生涡流。在容置腔室111内部的涡流的作用下，振膜组件130的自由部132可相对于第一电极单元121往复振动，并与第一电极单元121接触摩擦，以产生感应电信号，产生的感应电信号可由第一电极单元121输出。

进一步，优选的是，振膜组件130的固定部131为一平面区域(可为振膜组件130的二分之一厚度所在的平面)，且与第一电极单元121平行设置。其中，振膜组件130的固定部131的平面区域(也即，振膜组件130上的固定部131的轴线)与外壳110上的出气口113的轴线位于同一平面上，此种设置的益处在于，当气体由出气口113被吸出时，气流能够有效的带动此区域内的振膜组件130的自由部132振动。

进一步，优选的是，振膜组件130上的固定部131和第一电极单元121之间的距离与振膜组件130上的固定部131和设置有进气口112的外壳110内壁面之间的距离相等，此种设置的益处在于，能够有效利用振膜组件130的自由部132振动时所产生的动能。

本发明的基于摩擦发电的气动传感器能够在有限体积内增大振膜的面积，进而增大振膜的振动面积及摩擦面积，最终实现了增大传感器输出电信号的信号强度的目的。

如图2所示，其为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第二实施例的剖视图。该实施例中，基于摩擦发电的气动传感器包括：外壳210、第一信号输出组件220、振膜组件230和第一固定组件240。

与上述第一实施例的区别在于，本实施例中第一信号输出组件220包括层叠设置的第一电极单元221和第一摩擦薄膜单元222。具体来说，第一电极单元221绝缘固定设置外壳210的内壁面上，为气动传感器的信号输出端，第一摩擦薄膜单元222与振膜组件230相对设置，以形成摩擦界面。其中，第一摩擦薄膜单元222与第一固定组件240的一端相连，第一固定组件240的另一端与振膜组件230的固定部相连，以将振膜组件230固定设置在容置腔室中(具体是将振膜组件230固定设置在第一摩擦薄膜单元222上)。

该种方案为聚合物与聚合物摩擦，可选的材料配对更广泛，信号更强。此外，该实施例中的其他具体结构及原理与上述第一实施例相似，不再赘述。

如图3所示，其为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第三实施例的剖视图。该实施例中，基于摩擦发电的气动传感器包括：外壳310、第一信号输出组件320、振膜组件330、第一固定组件340和第二信号输出组件350。

与上述第一实施例的区别在于，本实施例中还包括第二信号输出组件350。具体来说，第二信号输出组件350包括第二电极单元351，第二电极单元351固定设置在与振膜组件330上远离第一电极单元321的一侧表面相对的外壳310内壁面上，且第二电极单元351上对应外壳310壁面上的进气口处形成有空气通孔。第一电极单元321和第二电极单元351为气动传感器的信号输出端，第一电极单元321和第二电极单元351分别与振膜组件330相对设置，以形成摩擦界面。其中，第一电极单元321与第一固定组件340的一端相连，第一固定组件340的另一端与振膜组件330的固定部相连，以将振膜组件330固定设置在容置腔室中(具体是将振膜组件330固定设置在第一电极单元321上)。

该种方案形成两个摩擦界面，具有两个信号输出端，信号更强。此外，该实施例中的其他具体结构及原理与上述第一实施例相似，不再赘述。

如图4所示，其为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第四实施例的剖视图。该实施例中，基于摩擦发电的气动传感器包括：外壳410、第一信号输出组件420、振膜组件430、第一固定组件440和第二信号输出组件450。

与上述第三实施例的区别在于，本实施例中第一信号输出组件420包括层叠设置的第一电极单元421和第一摩擦薄膜单元422。具体来说，第一信号输出组件420中的第一电极单元421绝缘固定设置外壳410的内壁面上，第一摩擦薄膜单元422与振膜组件430相对设置；第二信号输出组件450中的第二电极单元451固定设置在与振膜组件430上远离第一电极单元421的一侧表面相对的外壳410内壁面上，且第二电极单元451上对应外壳410壁面上的进气口处形成有空气通孔。第一电极单元421和第二电极单元451为气动传感器的信号输出端，第一摩擦薄膜单元422和第二电极单元451分别与振膜组件430相对设置，以形成摩擦界面。其中，第一摩擦薄膜单元422与第一固定组件440的一端相连，第一固定组件440的另一端与振膜组件430的固定部相连，以将振膜组件430固定设置在容置腔室中(具体是将振膜组件430固定设置在第一摩擦薄膜单元422上)。

该种方案形成两个摩擦界面，具有两个信号输出端，且包括聚合物与聚合物摩擦，可选的材料配对更广泛，信号更强。此外，该实施例中的其他具体结构及原理与上述第三实施例相似，不再赘述。

如图5所示，其为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第五实施例的剖视图。该实施例中，基于摩擦发电的气动传感器包括：外壳510、第一信号输出组件520、振膜组件530、第一固定组件540和第二信号输出组件550。

与上述第四实施例的区别在于，本实施例中第二信号输出组件550包括层叠设置的第二电极单元551和第二摩擦薄膜单元552。具体来说，第一信号输出组件520中的第一电极单元521绝缘固定设置外壳510的内壁面上，第一摩擦薄膜单元522与振膜组件530相对设置；第二信号输出组件550中的第二电极单元551固定设置在与振膜组件530上远离第一电极单元521的一侧表面相对的外壳510内壁面上，第二摩擦薄膜单元552与振膜组件530相对设置，且第二电极单元551和第二摩擦薄膜单元552上对应外壳510壁面上的进气口处形成有空气通孔。第一电极单元521和第二电极单元551为气动传感器的信号输出端，第一摩擦薄膜单元522和第二摩擦薄膜单元552分部与振膜组件530相对设置，以形成摩擦界面。其中，第一摩擦薄膜单元522与第一固定组件540的一端相连，第一固定组件540的另一端与振膜组件530的固定部相连，以将振膜组件530固定设置在容置腔室中(具体是将振膜组件530固定设置在第一摩擦薄膜单元522上)。

该种方案形成两个摩擦界面，具有两个信号输出端，且包括聚合物与聚合物摩擦，可选的材料配对更广泛，信号更强。此外，该实施例中的其他具体结构及原理与上述第四实施例相似，不再赘述。

如图6所示，其为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第六实施例的剖视图。

与上述各实施例的区别在于，本实施例中，外壳610的内壁面上设置有电磁屏蔽层660，信号输出组件620和振膜组件630设置在电磁屏蔽层660形成的内部腔室中，且信号输出组件620与电磁屏蔽层660为绝缘连接。应注意的是，本实施例中，外壳610可选用非金属材料。

该种方案不仅增强了气动传感器整体的抗冲击性，并且电磁屏蔽层设置在内表面上可以有效防止电磁屏蔽层的脱落。此外，该实施例中的其他具体结构及原理与上述各实施例相似，不再赘述。

如图19所示，其为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第七实施例的剖视图。

与上述各实施例的区别在于，本实施例中，外壳710内部的容置腔室711中形成有新的气流通道。具体来说，振膜组件730的固定部和第一固定组件740上对应外壳710壁面上的进气口712的位置处形成有通气孔741，第一固定组件740的侧壁上对应外壳710壁面上的出气口713的位置处形成有导流孔742，外壳710壁面上的进气口712、振膜组件730的固定部和第一固定组件740上的通气孔741、第一固定组件740上的导流孔742、外壳710壁面上的出气口713形成第一调节气流通道。其中，如图21至图23所示，第一固定组件740的形状对应于外壳的形状，并且在第一固定组件740的侧壁上对应于出气口713的位置开设有多个导流孔742。

下面结合图19，对本实施例的基于摩擦发电的气动传感器的原理进行简要说明：气流从外壳710顶壁上的进气口712流入容置腔室711中，并从外壳710的侧壁上的出气口713流出容置腔室711，具体来说，气流从外壳710顶壁上的进气口712流入容置腔室711后，一部分经过振膜组件730的上表面与外壳710顶壁的内表面之间的间隙流到外壳710侧壁上的出气口713处，另一部分经过外壳710壁面上的进气口712、振膜组件730的固定部和第一固定组件740上的通气孔741、第一固定组件740上的导流孔742、外壳710壁面上的出气口713形成的第一调节气流通道流到外壳710侧壁上的出气口713处。由此，在上、下两股气流的作用下，振膜组件730的自由部可相对于第一信号输出组件720往复振动，并与第一信号输出组件720接触摩擦，以产生感应电信号，产生的感应电信号可由第一信号输出组件720输出。

该种方案使振膜组件的上下表面均有气流流动，增加了振膜组件的自由部的振动幅度。此外，该实施例中的其他具体结构及原理与上述实施例相似，不再赘述。

如图20所示，其为本发明的基于摩擦发电的气动传感器的第八实施例的剖视图。

与上述第七实施例的区别在于，本实施例中，外壳810内部的容置腔室811中还形成有另一新的气流通道。具体来说，振膜组件830上远离第一信号输出组件820的一侧与外壳810的内壁面之间设置有第二固定组件870，第二固定组件870上对应外壳810壁面上的进气口812的位置处形成有通气孔871，第二固定组件870的侧壁上对应外壳810壁面上的出气口813的位置处形成有导流孔872，外壳810壁面上的进气口812、第二固定组件870上的通气孔871、第二固定组件870上的导流孔872、外壳810壁面上的出气口813形成第二调节气流通道。

该种方案通过固定组件上的导气孔将气流均匀的分配至振膜组件的自由部的上下两侧，实现了较为完善的空气动力学设计，使振膜组件振动的一致性好及振动强度高。此外，该实施例中的其他具体结构及原理与上述实施例相似，不再赘述。

进一步，本发明中的第一电极单元和第二电极单元的材料优选为金属或导电金属氧化物；振膜组件的材料优选为聚偏氟乙烯(PVDF)；第一摩擦薄膜单元和第二摩擦薄膜单元的材料优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

当然，本发明中的振膜组件、第一摩擦薄膜单元和第二摩擦薄膜单元的材料根据需要也可以选自下述材料：聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、氯磺化聚乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚苯硫醚、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生)海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚异丁烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚缩聚物薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、丁基橡胶薄膜、丁腈橡胶薄膜、氢化丁腈薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜、硅橡胶薄膜、三元乙丙橡胶薄膜、丁苯橡胶薄膜、异戊橡胶薄膜、顺丁橡胶薄膜或氟橡胶薄膜。

此外，应注意的是，因为不同物质使电子脱离原来的物体表面所需要的逸出功有所区别，当具有不同静电序列的两个物质接触或分离时，逸出功小的物质表面失去电子而带正电，因此就可以输出感应电信号，故在选用材料时，应使第一摩擦薄膜单元和第二摩擦薄膜单元选用的材料与振膜组件选用的材料的静电序列排序不同。

本发明还提供了一种气流处理装置。该气流处理装置包括：上述基于摩擦发电的气动传感器及信号处理模块。其中，基于摩擦发电的气动传感器用于感测气流通过，并将气流通过时作用在其上的机械能转换成感应电信号输出；信号处理模块，其输入端与基于摩擦发电的气动传感器的输出端相连，用于接收、处理基于摩擦发电的气动传感器输出的感应电信号，并根据该感应电信号输出控制电信号。

进一步，信号处理模块包括：放大模块、整流模块、滤波模块、模数转换模块、微控制模块和电源模块；其中，放大模块，其输入端与基于摩擦发电的气动传感器的输出端相连，用于放大气动传感器输出的感应电信号；整流模块，其输入端与放大模块的输出端相连，用于对放大模块输出的放大后的感应电信号进行整流处理；滤波模块，其输入端与整流模块的输出端相连，用于滤除整流模块输出的感应电信号中的干扰杂波；模数转换模块，其输入端与滤波模块的输出端相连，用于将滤波模块输出的模拟感应电信号转换为数字感应电信号；微控制模块，其输入端与模数转换模块的输出端相连，根据模数转换模块输出的数字感应电信号，输出控制电信号；电源模块，其输出端分别与放大模块的电源输入端、整流模块的电源输入端、滤波模块的电源输入端、模数转换模块的电源输入端和微控制模块的电源输入端相连，用于提供电能。

可选地，微控制模块用于将数字感应电信号的电压与预设电压阈值进行比较，若数字感应电信号的电压低于预设电压阈值，则微控制模块输出低电平控制电信号；若数字感应电信号的电压高于或等于预设电压阈值，则微控制模块输出高电平控制电信号。

可选地，微控制模块还用于将数字感应电信号的频率与预设频率范围进行比较，若数字感应电信号的频率不属于预设频率范围，则微控制模块输出低电平控制电信号；若数字感应电信号的频率属于预设频率范围，则微控制模块输出高电平控制电信号。

应当注意的是，微控制模块可以仅判断数字感应电信号的电压值，也可以仅判断数字感应电信号的频率，还可以同时判断数字感应电信号的电压值和频率，对数字感应电信号的电压值和频率同时进行判断，可以降低误报率，使其工作更为准确和稳定。

本发明还提供了一种电子烟。如图24所示，本发明的电子烟包括：上述气流处理装置910、烟杆920、雾化器930和电源器件940。具体来说，电源器件940为雾化器930和气流处理装置910供电，气流处理装置910与雾化器930连接。此外，电子烟上设置有进气口(图中未示出)和烟嘴950，气流处理装置910位于与电子烟的进气口、烟嘴950相通的烟雾通道内。

由此，当用户通过烟嘴950吸气时，气流通过电子烟的进气口进入气流处理装置910，使得气流处理装置中的基于摩擦发电的气动传感器内部的振膜组件与信号输出组件相互接触摩擦，产生感应电信号，该感应电信号被信号处理模块接收处理后，信号处理模块会根据该感应电信号产生对应的控制电信号，从而控制与其相连的雾化器930的工作，使其旁边的烟油挥发从而产生烟雾，所产生的烟雾通过烟雾通道供用户吸用。

本发明的基于摩擦发电的气动传感器通过对振膜组件的设置形式的变化，使得在有限体积的气动传感器内增大了振膜的面积，进而增大了振膜的振动面积及摩擦面积，最终实现了增大传感器输出电信号的信号强度的目的。

另外，本发明的应用上述气流处理装置的电子烟，有效地降低了电子烟的制作成本、简化了电子烟的制作工艺，并且有效地防止振动干扰的误触发，提高了电子烟工作的稳定性。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (21)

1.一种基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，包括：

外壳，内部形成有容置腔室，壁面上设置有进气口和出气口，外壳壁面上的进气口和出气口分别与外壳内部的容置腔室相连通，以形成气流通路；

信号输出组件，设置在外壳的容置腔室中，为气动传感器的信号输出端；

振膜组件，设置在外壳内部的容置腔室中，与信号输出组件相对设置，以形成摩擦界面；

其中，所述振膜组件包括固定部和自由部，固定部位于振膜组件的中心位置处，自由部位于固定部的外围，在容置腔室内部气流的带动下，振膜组件的自由部可往复振动并与信号输出组件相互摩擦，信号输出组件产生并输出感应电信号。

2.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述信号输出组件包括第一信号输出组件，第一信号输出组件固定设置在与振膜组件的一侧表面相对的外壳内壁面上。

3.根据权利要求2所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述气动传感器还包括第一固定组件，第一固定组件的一端与振膜组件的固定部相连，另一端与第一信号输出组件相连，以将振膜组件固定设置在容置腔室中。

4.根据权利要求2或3所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述外壳上的进气口设置在与振膜组件上远离第一信号输出组件的一侧表面相对的外壳壁面上，出气口设置在侧壁面上。

5.根据权利要求4所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述振膜组件的固定部和所述第一固定组件上对应外壳壁面上的进气口的位置处形成有通气孔，第一固定组件的侧壁上对应外壳壁面上的出气口的位置处形成有导流孔，外壳壁面上的进气口、振膜组件的固定部和第一固定组件上的通气孔、第一固定组件上的导流孔、外壳壁面上的出气口形成第一调节气流通道。

6.根据权利要求5所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述振膜组件上远离第一信号输出组件的一侧与外壳的内壁面之间设置有第二固定组件，第二固定组件上对应外壳壁面上的进气口的位置处形成有通气孔，第二固定组件的侧壁上对应外壳壁面上的出气口的位置处形成有导流孔，外壳壁面上的进气口、第二固定组件上的通气孔、第二固定组件上的导流孔、外壳壁面上的出气口形成第二调节气流通道。

7.根据权利要求4所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述振膜组件上的固定部和所述第一信号输出组件之间的距离与振膜组件上的固定部和设置有进气口的外壳内壁面之间的距离相等。

8.根据权利要求2至7中任一所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述第一信号输出组件包括第一电极单元，第一电极单元与振膜组件相对设置，以形成摩擦界面，第一电极单元为气动传感器的信号输出端。

9.根据权利要求2至7中任一所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述第一信号输出组件包括层叠设置的第一电极单元和第一摩擦薄膜单元，第一摩擦薄膜单元与振膜组件相对设置，以形成摩擦界面，第一电极单元为气动传感器的信号输出端。

10.根据权利要求2至9中任一所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述信号输出组件还包括第二信号输出组件，第二信号输出组件固定设置在与振膜组件上远离第一信号输出组件的一侧表面相对的外壳内壁面上，第二信号输出组件上对应外壳壁面上的进气口处形成有空气通孔。

11.根据权利要求10所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述第二信号输出组件包括第二电极单元，第二电极单元与振膜组件相对设置，以形成摩擦界面，第二电极单元为气动传感器的信号输出端。

12.根据权利要求10所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述第二信号输出组件包括层叠设置的第二电极单元和第二摩擦薄膜单元，第二摩擦薄膜单元与振膜组件相对设置，以形成摩擦界面，第二电极单元为气动传感器的信号输出端。

13.根据权利要求10所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述振膜组件上的固定部和第一信号输出组件之间的距离与振膜组件上的固定部和第二信号输出组件之间的距离相等。

14.根据权利要求1至13中任一所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述外壳的内壁面上设置有电磁屏蔽层，所述信号输出组件和所述振膜组件设置在电磁屏蔽层形成的内部腔室中。

15.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述振膜组件的自由部为整体式结构，在容置腔室内部气流的带动下，振膜组件的自由部一体振动。

16.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述振膜组件的自由部为分体式结构，在容置腔室内部气流的带动下，振膜组件的自由部的各组成部分分别振动。

17.根据权利要求16所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述振膜组件的自由部的各组成部分之间形成有防干扰间隔，以减小振膜组件的自由部的各组成部分分别振动时的相互干扰。

18.根据权利要求16或17所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述外壳上设置有多个出气口，振膜组件的自由部包括多个组成部分，振膜组件的自由部的各组成部分与外壳上的出气口一一对应。

19.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的气动传感器，其特征在于，所述振膜组件上的固定部的轴线与外壳壁面上的出气口的轴线位于同一平面上。

20.一种气流处理装置，其特征在于，包括权利要求1至19中任一项所述的基于摩擦发电的气动传感器以及信号处理模块，其中，基于摩擦发电的气动传感器用于感测气流通过，并在气流的作用下产生感应电信号；信号处理模块，与基于摩擦发电的气动传感器相连，用于接收、处理感应电信号，并根据感应电信号输出控制电信号。

21.一种电子烟，其特征在于，包括权利要求20中所述的气流处理装置以及烟杆、雾化器、电源器件。