CN109428510A - 一种基于流体能量收集器的气量计 - Google Patents
一种基于流体能量收集器的气量计 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109428510A CN109428510A CN201710742797.6A CN201710742797A CN109428510A CN 109428510 A CN109428510 A CN 109428510A CN 201710742797 A CN201710742797 A CN 201710742797A CN 109428510 A CN109428510 A CN 109428510A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- strip
- fluid
- gas
- microlaser cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000008676 import Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 20
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 3
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 3
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims description 3
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 claims description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 2
- QNZFKUWECYSYPS-UHFFFAOYSA-N lead zirconium Chemical compound [Zr].[Pb] QNZFKUWECYSYPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 32
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- -1 Aluminium scandium Chemical compound 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/185—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators using fluid streams
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于流体能量收集器的气量计，包括外壳、显示表头、气体进口、气体出口、压力传感器和处理器；压力传感器和显示表头均连接于处理器；还包括微带能量收集器，流体进口分别连通于气体进口和喷嘴的进口，喷嘴的出口连通于微型腔；阻流体位于微型腔内部与喷嘴的出口对应的位置；微带位于微型腔内，其位于阻流体一侧并与之保持设定的距离；流体出口连通于微型腔的内部和气体出口；微带为压电功能薄膜材料；压力传感器至少包括有两个；所述微带为所述压力传感器、处理器和显示表头提供电能。本发明通过采用微带能量收集器为各个用电部件持续提供能量，不需要更换电池，有效节约保养成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线气量计，具体涉及一种基于流体能量收集器的气量计。
背景技术
现有的气量计一般采用电池进行供电，因此需要定期对无线气量表进行定期的更换电池的保养，消耗较大的保养成本。另外，目前进行抄表时通常需要下车到气量表处读数，需要耗费较多的时间。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于流体能量收集器的气量计，采用微带能量收集器为各个用电部件持续提供能量，不需要更换电池，有效节约保养成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于流体能量收集器的气量计，包括外壳、显示表头、连通所述外壳内部和外部的气体进口和气体出口，以及设于所述外壳内的压力传感器和处理器；所述压力传感器和所述显示表头均连接于所述处理器；还包括微带能量收集器；包括流体进口、喷嘴、阻流体、微型腔、微带和流体出口；所述流体进口分别连通于所述气体进口和所述喷嘴的进口，所述喷嘴的出口连通于所述微型腔；所述阻流体位于微型腔内部与所述喷嘴的出口对应的位置，当流体经过喷嘴进入微型腔并与阻流体发生作用时产生颤振；所述微带位于微型腔内，其位于阻流体沿着流体流动的方向的一侧并与之保持设定的距离；所述流体出口连通于所述微型腔的内部和气体出口；所述微带为压电功能薄膜材料；所述压力传感器至少包括有两个，其中一个用于探测微型腔外的压力，另一个用于探测微型腔内的压力；所述微带为所述压力传感器、处理器和显示表头提供电能。
进一步地，所述微带采用锆钛酸铅薄膜PZT、氮化铝薄膜AlN、氧化锌薄膜ZnO、氮化铝钪薄膜ScxAl1-xN、PVDF薄膜、PVDF-TrFE薄膜或PDMS薄膜。
进一步地，所述喷嘴为尖嘴喷嘴。
进一步地，基于流体能量收集器的气量计还包括射频发射模块和天线，所述射频发射模块连接于所述处理器，所述天线连接于所述射频发射模块的输出端；所述射频发射模块所需电能由所述微带提供。
进一步地，所述微带通过能量传输线电性连接于整流二极管，经过所述整流二极管后为压力传感器、处理器和显示表头供电。
更进一步地，所述整流二极管还连接于超级电容。
本发明的有益效果在于：
1、采用微带能量收集器为各个用电部件持续提供能量，不需要更换电池，有效节约保养成本；
2、所述微带能量收集器中，通过采用喷嘴以提高流体的流速，使得减少流体能量收集难度，通过在微型腔的入口添加阻流体，从而使得腔内的流体产生漩涡，带动压电功能薄膜材料发生形变，产生电能；
3、通过射频发射模块和天线的设置，可以用无线的方式将处理器得到的气体流量数据传输至用户接收端，则抄表人员在抄表的时候就不需要下车读取流量数，只需要利用有射频接收功能的接收端，路过用户的气量计即可。
附图说明
图1为本发明的总体结构示例图；
图2为微型腔的具体结构示例图；
图3为本发明的电路连接示例图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的范围并不限于本实施例。
如图1-2所示，一种基于流体能量收集器的气量计，包括外壳12、显示表头1、连通所述外壳12内部和外部的气体进口13和气体出口14，以及设于所述外壳12内的压力传感器5和处理器4；所述压力传感器5和所述显示表头1均连接于所述处理器4；还包括微带能量收集器7；包括流体进口15、喷嘴11、阻流体10、微型腔9、微带17和流体出口16；所述流体进口15分别连通于所述气体进口13和所述喷嘴11的进口，所述喷嘴11的出口连通于所述微型腔9；所述阻流体10位于微型腔9内部与所述喷嘴11的出口对应的位置（即所述阻流体10设于所述微型腔9的入口处），当流体18（气体）经过喷嘴11进入微型腔9并与阻流体10发生作用时产生颤振；所述微带17位于微型腔9内，其位于阻流体10沿着流体18流动的方向的一侧（即如果以流体18流动的方向为从前往后的方向，则所述微带17位于所述阻流体10的后方）并与之保持设定的距离（该距离大小由阻流体大小、微型腔大小及流体流速决定）；所述流体出口16连通于所述微型腔9的内部和气体出口14；所述微带17为压电功能薄膜材料；所述压力传感器5至少包括有两个，其中一个用于探测微型腔9（在本实施例中设于微型腔9外部、所述外壳体12的内部）外的压力，另一个用于探测微型腔9内的压力；所述微带17为所述压力传感器5、处理器4和显示表头1提供电能。
在具体实施中，微带能量收集器可以根据实际需要设置微型腔的数量，在本实施例中设置了三个微型腔。每个微型腔中按上述方式设置微带和阻流体，并且每个微型腔之间通过喷嘴连通。还可以在微型腔中设置多个微带，如图2所示。则可以通过多个微带实现能量的收集。
进一步地，所述微带17采用锆钛酸铅薄膜PZT、氮化铝薄膜AlN、氧化锌薄膜ZnO、氮化铝钪薄膜ScxAl1-xN、PVDF薄膜、PVDF-TrFE薄膜或PDMS薄膜等。
进一步地，所述喷嘴11为尖嘴喷嘴。尖形喷嘴能够进一步增强流体喷出的速度。
进一步地，基于流体能量收集器的气量计还包括射频发射模块2和天线3，所述射频发射模块连接于所述处理器，所述天线连接于所述射频发射模块的输出端；所述射频发射模块所需电能由所述微带提供。
进一步地，所述微带17通过能量传输线6电性连接于整流二极管，经过所述整流二极管后为压力传感器、处理器和显示表头供电。
更进一步地，所述整流二极管还连接于超级电容8。
基于流体能量收集器的气量计的工作原理在于：
当气体经过流体进口进入微带能量收集器中。进入微带能量收集器的气体经过喷嘴后流速变大，并在遇到阻流体时产生颤振，颤振带动压电功能薄膜材料组成的微带发生形变，从而微带产生电荷，达到能量收集的效果。
本实施例的具体连接电路如图3所示，U为能量收集器，D1-D4为二极管，C为超级电容，R为气量计耗电模块（指代气量计中压力传感器、处理器、显示表头、射频发射模块等无源耗电部件的总体）。D1-D4组成整流电路，将能量收集器输出（微带17输出）的交变电压通过能量传输线6传输至整流电路整流为直流电压为超级电容C充电，同时为气量计耗电模块供电，此处超级电容8可起缓存能量作用。
两个压力传感器分别用于感应微型腔内外的气体压力，处理器接收压力传感器的信号后进行处理得到微型腔内外的气体压力差，并据此计算得到通过微型腔内的气体的流量参数。通过射频发射模块和天线，所述处理器可以将流量参数无线传输出去，抄表的工作人员只需要利用有射频接收功能的接收端，路过用户的气量计即可。流量参数还通过处理器传输至显示表头进行显示。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于流体能量收集器的气量计，包括外壳、显示表头、连通所述外壳内部和外部的气体进口和气体出口，以及设于所述外壳内的压力传感器和处理器；所述压力传感器和所述显示表头均连接于所述处理器；其特征在于，还包括微带能量收集器，包括流体进口、喷嘴、阻流体、微型腔、微带和流体出口；所述流体进口分别连通于所述气体进口和所述喷嘴的进口，所述喷嘴的出口连通于所述微型腔；所述阻流体位于微型腔内部与所述喷嘴的出口对应的位置，当流体经过喷嘴进入微型腔并与阻流体发生作用时产生颤振；所述微带位于微型腔内，其位于阻流体沿着流体流动的方向的一侧并与之保持设定的距离；所述流体出口连通于所述微型腔的内部和气体出口；所述微带为压电功能薄膜材料；所述压力传感器至少包括有两个，其中一个用于探测微型腔外的压力，另一个用于探测微型腔内的压力；所述微带为所述压力传感器、处理器和显示表头提供电能。
2.根据权利要求1所述的基于流体能量收集器的气量计，其特征在于，所述微带采用锆钛酸铅薄膜PZT、氮化铝薄膜AlN、氧化锌薄膜ZnO、氮化铝钪薄膜ScxAl1-xN、PVDF薄膜、PVDF-TrFE薄膜或PDMS薄膜。
3.根据权利要求1所述的基于流体能量收集器的气量计，其特征在于，所述喷嘴为尖嘴喷嘴。
4.根据权利要求1所述的基于流体能量收集器的气量计，其特征在于，还包括射频发射模块和天线，所述射频发射模块连接于所述处理器，所述天线连接于所述射频发射模块的输出端；所述射频发射模块所需电能由所述微带提供。
5.根据权利要求1所述的基于流体能量收集器的气量计，其特征在于，所述微带通过能量传输线电性连接于整流二极管，经过所述整流二极管后为压力传感器、处理器和显示表头供电。
6.根据权利要求5所述的基于流体能量收集器的气量计，其特征在于，所述整流二极管还连接于超级电容。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710742797.6A CN109428510A (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种基于流体能量收集器的气量计 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710742797.6A CN109428510A (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种基于流体能量收集器的气量计 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109428510A true CN109428510A (zh) | 2019-03-05 |
Family
ID=65500759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710742797.6A Pending CN109428510A (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种基于流体能量收集器的气量计 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109428510A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103728991A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-16 | 北京七星华创电子股份有限公司 | 气体质量流量控制系统 |
| WO2014204410A1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Agency For Science, Technology And Research | Energy harvesting device and method of harvesting energy |
| WO2015076757A1 (en) * | 2013-11-22 | 2015-05-28 | Agency For Science, Technology And Research | Device for determining a property of a fluid and method of forming the same |
| CN104821745A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-08-05 | 重庆大学 | 基于亥姆霍兹效应的低频压电振动能量收集器及其制作工艺 |
| CN207300331U (zh) * | 2017-08-25 | 2018-05-01 | 青岛因菲尼思微电子科技有限公司 | 一种基于流体能量收集器的气量计 |
-
2017
- 2017-08-25 CN CN201710742797.6A patent/CN109428510A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014204410A1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Agency For Science, Technology And Research | Energy harvesting device and method of harvesting energy |
| WO2015076757A1 (en) * | 2013-11-22 | 2015-05-28 | Agency For Science, Technology And Research | Device for determining a property of a fluid and method of forming the same |
| CN103728991A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-16 | 北京七星华创电子股份有限公司 | 气体质量流量控制系统 |
| CN104821745A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-08-05 | 重庆大学 | 基于亥姆霍兹效应的低频压电振动能量收集器及其制作工艺 |
| CN207300331U (zh) * | 2017-08-25 | 2018-05-01 | 青岛因菲尼思微电子科技有限公司 | 一种基于流体能量收集器的气量计 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103760604B (zh) | 一种用于拖曳多线阵的水平控制装置的电路模块 | |
| CN108814566A (zh) | 智能便携式人体体征传感器 | |
| CN107307853B (zh) | 一种胶囊监测装置 | |
| CN203606351U (zh) | 水质参数监测装置 | |
| CN207300331U (zh) | 一种基于流体能量收集器的气量计 | |
| CN109428510A (zh) | 一种基于流体能量收集器的气量计 | |
| CN103277150B (zh) | 一种电厂直接空冷系统风机运行的节能优化方法 | |
| CN105004434A (zh) | 具有反接保护功能的无线温度采集装置 | |
| CN102091357A (zh) | 一种基于无线通信传感网络的电子拔罐系统 | |
| CN205791820U (zh) | 一种为无线传感节点供电的射频能量采集装置 | |
| CN105090003A (zh) | 空压机功效仪及其功效计算方法 | |
| CN105429307B (zh) | 无线信号能量收集方法、无线传感器唤醒方法及其装置 | |
| CN206369559U (zh) | 一种基于usb接口的设备状态监测及故障定位系统 | |
| CN106092227A (zh) | 基于三级放大电路及电源管理器的液体体积流量监控系统 | |
| CN208721656U (zh) | 基于物理信息融合技术的建筑预制构件碳排放监测系统 | |
| CN204214481U (zh) | 自供电智能水表 | |
| CN207703270U (zh) | 偏转安装侦测管的超声波水表 | |
| CN210981373U (zh) | 智能湿地生态监测装置 | |
| CN207703271U (zh) | 超声波水表 | |
| CN203054000U (zh) | 无线超声波风速测量系统 | |
| CN106198906A (zh) | 一种利用电磁波充电的海洋水质集成传感器装置 | |
| CN204964672U (zh) | 一种蓄电池专用短路检测装置 | |
| CN109428509A (zh) | 一种微带能量收集器及宽频流体能量收集器 | |
| CN205692293U (zh) | 一种智能健身腰带电路 | |
| CN204851620U (zh) | 空压机功效仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190305 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |