CN110426633B - 一种摩擦发电机测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摩擦发电机测试装置，涉及发电机技术领域。该摩擦发电机测试装置包括：屏蔽箱、线性马达、马达推杆、固‑液震荡固定台、磁吸式样品板、待测摩擦发电机、平板压力传感器、电流表和电压表；通过线性马达的直线往复式运动，可以精确控制对待测摩擦发电机产生的作用力；同时平板压力传感器还实时测定线性马达对待测摩擦发电机产生的撞击力度，提高了对待测摩擦发电机的测试精确度。该摩擦发电机测试装置的屏蔽箱为一体式屏蔽箱，占地面积小，更便于移动使用；可以实现对待测摩擦发电机垂直方向的检测和水平方向的检测，适用于对需要排除重力因素的待测摩擦发电机。
Description
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，特别是涉及一种摩擦发电机测试装置。
背景技术
摩擦发电机是近几年来兴起的一个新的研究方向，自2012年发明以来，受到越来越多人的关注。摩擦发电机可以将两个物体接触或摩擦产生的静电收集成可以利用的电能。摩擦纳米发电机按驱动方式主要分为滑动式和接触式两种。接触式摩擦发电机的原理为两种聚合物薄膜周期性的接触-分离会带有电性相反的摩擦电荷，两种聚合物薄膜的内表面会紧密接触并发生电荷转移，从而使得一种聚合物的内表面带正电，另一种聚合物的内表面带负电；当外力释放的时候，两个带相反电荷的表面就会自动分开，相反的摩擦电荷将会在两个表面之间产生一个电场，从而两种聚合物相当于两个电极，在两个电极之间形成电势差；而这个电势差会驱动电荷在外电路从一个电极流到另一个电极，直到两个电极的电势达到平衡状态；随后，当两种聚合物再次由于压缩而接触时，摩擦电荷诱导的电势差开始降低到零，转移的电荷将通过外电路流回，从而产生另一个方向相反的电流脉冲。当这种周期性的机械形变持续时，就会在电路回路中产生持续不断的交流信号。由于测试条件的多样性，目前尚未有较为专业的摩擦发电机装置的测试装置。现有的摩擦发电机测试装置使用的驱动装置由多个伺服电机以及滑轨组合而成，通过重力下落的方式来实现对摩擦层的撞击接触，无法达到目前摩擦发电机所需要的精确控制行程、压力和频率等苛刻条件。因此，现有的测试装置存在精确度差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种摩擦发电机测试装置，解决了测试装置精确度差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种摩擦发电机测试装置，包括：屏蔽箱、线性马达、马达推杆、固-液震荡固定台、磁吸式样品板、待测摩擦发电机、平板压力传感器、电流表和电压表；
所述屏蔽箱的内部用第一隔板分为第一空间和第二空间，所述第一空间用第二隔板分为第三空间和第四空间，所述第二空间用第三隔板分为第五空间和第六空间；
所述线性马达固定在所述第四空间；
所述马达推杆的一端穿过所述第二隔板与所述线性马达的输出轴固定连接，所述线性马达用于带动所述马达推杆进行直线往复式运动；
所述固-液震荡固定台设置在所述第三空间，所述固-液震荡固定台固定在所述马达推杆上；
所述磁吸式样品板设置在所述第三空间，所述磁吸式样品板包括：第一磁吸式样品板和第二磁吸式样品板；
所述第一磁吸式样品板的一面与所述马达推杆的另一端固定连接；所述第一磁吸式样品板的另一面与所述第二磁吸式样品板的一面相对设置；
所述待测摩擦发电机固定在所述固-液震荡固定台上，或所述待测摩擦发电机的电极设置在所述第一磁吸式样品板和所述第二磁吸式样品板上；
所述平板压力传感器设置在所述第三空间，所述平板压力传感器与所述第二磁吸式样品板固定连接，所述平板压力传感器用于实时测定所述线性马达在测试过程中产生的撞击力度；
所述电流表和所述电压表均设置在所述第五空间，所述电流表和所述电压表均与所述待测摩擦发电机电连接，所述电流表用于测量所述待测摩擦发电机在测试过程中产生的电流值，所述电压表用于测量所述待测摩擦发电机在测试过程中产生的电压值。
可选的，当所述第一空间位于所述第二空间上方，或所述第二空间位于所述第一空间上方时，所述待测摩擦发电机为固-液摩擦发电机；
所述固-液摩擦发电机固定于所述固-液震荡固定台上；所述线性马达带动所述马达推杆做直线往复式运动，使所述固-液摩擦发电机震荡并产生摩擦电；
所述电流表和所述电压表的两端均与所述固-液摩擦发电机的电极电连接，所述电流表用于测量所述固-液摩擦发电机在测试过程中产生的电流值，所述电压表用于测量所述固-液摩擦发电机在测试过程中产生的电压值。
可选的，所述第一磁吸式样品板包括第一平板和第二平板；所述第一平板和所述第二平板上均设有磁铁；
所述第一平板的一面与所述马达推杆的端部固定连接，所述第二平板通过磁力吸附在所述第一平板的另一面；
所述第二磁吸式样品板包括第三平板和第四平板；所述第三平板和所述第四平板上均设有磁铁；
所述第四平板的一面与所述平板压力传感器固定连接，所述第三平板通过磁力吸附在所述第四平板的另一面。
可选的，所述待测摩擦发电机为固-固摩擦发电机；
所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极固定于所述第一磁吸式样品板的所述第二平板与所述第一平板相对的一面；
所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极固定于所述第二磁吸式样品板的所述第三平板与所述第四平板相对的一面；所述线性马达带动所述马达推杆做直线往复式运动，使所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极通过周期性的撞击与分离而起电；
所述平板压力传感器用于实时测定所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极进行撞击时产生的撞击力度；
所述电流表分别与所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极电连接，所述电流表用于测量所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极在撞击和分离过程中产生的电流值；
所述电压表分别与所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极电连接，所述电压表用于测量所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极在撞击和分离过程中产生的电压值。
可选的，所述测试装置还包括：绝缘缓冲底座；
所述绝缘缓冲底座固定于所述第二空间的底部，所述绝缘缓冲底座用于固定所述线性马达；
所述线性马达固定于所述绝缘缓冲底座上。
可选的，所述屏蔽箱还包括：屏蔽门；
所述屏蔽门通过合页固定在所述屏蔽箱上，所述屏蔽门用于使所述屏蔽箱为密闭空间。
可选的，所述摩擦发电机测试装置还包括：固定底板；
所述固定底板，固定于所述第三空间的底部，用于固定所述平板压力传感器。
可选的，所述摩擦发电机测试装置还包括：数据采集卡；
所述数据采集卡与所述电流表电连接，用于采集所述电流表测量的所述待测摩擦发电机在测试过程中产生的电流值；
所述数据采集卡还与所述电压表电连接，用于采集所述电压表测量的所述待测摩擦发电机在测试过程中产生的电压值；
所述数据采集卡设置在所述第五空间或所述第六空间。
可选的，所述屏蔽门的数量为4个；
所述第三空间、所述第四空间、所述第五空间和所述第六空间均设置一个所述屏蔽门。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种摩擦发电机测试装置，包括：屏蔽箱、线性马达、马达推杆、固-液震荡固定台、磁吸式样品板、待测摩擦发电机、平板压力传感器、电流表和电压表；通过线性马达的直线往复式运动，可以精确控制对待测摩擦发电机产生的作用力；同时平板压力传感器还实时测定线性马达对待测摩擦发电机产生的撞击力度，提高了对待测摩擦发电机的测试精确度。该摩擦发电机测试装置的屏蔽箱为一体式屏蔽箱，占地面积小，更便于移动使用；可以实现对待测摩擦发电机垂直方向的检测和水平方向的检测，适用于对需要排除重力因素的待测摩擦发电机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1所提供的摩擦发电机测试装置的结构图；
图2为本发明实施例1所提供的磁吸式样品板的结构图；
图3为本发明实施例2所提供的摩擦发电机测试装置的结构图。
其中，1、屏蔽箱；2、线性马达；3、马达推杆；4、固-液震荡固定台；5、第一磁吸式样品板；6、第二磁吸式样品板；7、平板压力传感器；8、电流表；9、电压表；10、隔板；11、数据采集卡；12、马达控制器；13、计算机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例1提供一种摩擦发电机测试装置，图1为本发明实施例1所提供的摩擦发电机测试装置的结构图。参见图1，该摩擦发电机测试装置包括：屏蔽箱1、线性马达2、马达推杆3、固-液震荡固定台4、磁吸式样品板、待测摩擦发电机、平板压力传感器7、电流表8和电压表9。本实施例1中待测摩擦发电机为固-液摩擦发电机或固-固摩擦发电机。
屏蔽箱的内部用隔板10分为四个空间，具体为屏蔽箱的内部用第一隔板分为第一空间和第二空间，第一空间用第二隔板分为第三空间和第四空间，第二空间用第三隔板分为第五空间和第六空间。本实施例1中，第一空间位于第二空间上方，或第二空间位于第一空间上方。屏蔽箱为法拉第屏蔽箱。本实施例1的屏蔽箱的材质可以是铜、铝和不锈钢等良导体，优选的屏蔽箱的大小约为1立方米(m3)，即屏蔽箱的长约为1m、宽约为1m和高约为1m，屏蔽箱可以放置在普通的试验台上，占用空间小。
屏蔽箱还包括：屏蔽门(图1中未示出)。屏蔽门通过合页固定在屏蔽箱上，屏蔽门用于使屏蔽箱为密闭空间，屏蔽门的材料为不锈钢。
屏蔽门的数量为1个或多个，当屏蔽门的数量为1个时，屏蔽门的第一空间和第二空间共用屏蔽门；当屏蔽门的数量为多个时，第一空间设置一个屏蔽门，第二空间设置一个屏蔽门，或第三空间、第四空间、第五空间和第六空间均设置一个屏蔽门。本实施例1中屏蔽箱分为四个独立的空间，每个独立的空间都可设有对应的门，将摩擦发电机测试装置的驱动系统和测试系统分别屏蔽以达到更好的屏蔽效果，使每个独立空间均为密闭的导体空间，成为法拉第笼，使得摩擦发电机测试装置的测试更准确。
线性马达固定在第四空间，线性马达优选国产的音圈电机。
马达推杆的一端穿过第二隔板与线性马达的输出轴固定连接，线性马达用于带动马达推杆进行直线往复式运动；线性马达可以在-40mm～40mm的振幅范围内实现0～10赫兹(Hz)的连续不停机调整。马达推杆的材质为铝合金或实木材，可分别用于不同的测试场合，铝合金适用范围更广，不受环境影响，木材抗干扰能力更强，适合测试微小电流下的输出。
固-液震荡固定台设置在第三空间，固-液震荡固定台通过螺栓固定在马达推杆上，固-液震荡固定台的材质为摩擦电中性的高强度绝缘材料，如木材、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)、亚克力等。
待测摩擦发电机为固-液摩擦发电机(图1中未示出)，固-液摩擦发电机通过粘度高的双面胶固定于固-液震荡固定台上；线性马达带动马达推杆做直线往复式运动，使固-液摩擦发电机震荡并产生摩擦电。
电流表和电压表的两端均与固-液摩擦发电机的电极电连接，电流表用于测量固-液摩擦发电机在测试过程中产生的电流值，电压表用于测量固-液摩擦发电机在测试过程中产生的电压值。
图2为本发明实施例1所提供的磁吸式样品板的结构图，参见图2，磁吸式样品板设置在第三空间，磁吸式样品板包括：第一磁吸式样品板5和第二磁吸式样品板6。第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板的材质为亚克力或铝合金等材质，第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板的大小可选6cm*6cm，也即第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板上的最大可固定样品的大小，同时可以根据需要固定在第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板上样品的大小确定第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板的大小。
第一磁吸式样品板的一面与马达推杆的另一端固定连接，优选胶粘；第一磁吸式样品板的另一面与第二磁吸式样品板的一面相对设置。第一磁吸式样品板包括第一平板和第二平板；第一平板和第二平板上均设有磁铁。
第一平板的一面与马达推杆的端部固定连接，优选胶粘，第二平板通过磁力吸附在第一平板的另一面。
第二磁吸式样品板包括第三平板和第四平板；第三平板和第四平板上均设有磁铁。
第四平板的一面与平板压力传感器固定连接，优选胶粘，第三平板通过磁力吸附在第四平板的另一面。
第一平板、第二平板、第三平板和第四平板均为亚克力板。
待测摩擦发电机为固-液摩擦发电机，固-固摩擦发电机的第一摩擦电极(图2中未示出)固定于第一磁吸式样品板的第二平板与第一平板相对的一面，固-固摩擦发电机的第二摩擦电极(图2中未示出)固定于第二磁吸式样品板的第三平板与第四平板相对的一面，便于第一摩擦电极和第二摩擦电极的拆卸与安装。
线性马达带动马达推杆做直线往复式运动，使固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极通过周期性的撞击与分离而起电。
平板压力传感器设置在第三空间，优选的平板压力传感器通过螺栓固定在第三空间中的第一隔板上。平板压力传感器与第二磁吸式样品板固定连接，优选胶粘。平板压力传感器用于实时测定固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极进行撞击时产生的撞击力度，也即线性马达在测试过程中产生的撞击力度，用以保证摩擦发电机测试装置测试的重复性和精确度。平板压力传感器优选高精度平板压力传感器。
电流表和电压表均设置在第五空间，电流表和电压表均与待测摩擦发电机电连接，电流表用于测量待测摩擦发电机在测试过程中产生的电流值，电压表用于测量待测摩擦发电机在测试过程中产生的电压值。
电流表分别与固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极电连接，电流表用于测量固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极在撞击和分离过程中产生的电流值。
电压表分别与固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极电连接，电压表用于测量固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极在撞击和分离过程中产生的电压值。
摩擦发电机测试装置还包括：绝缘缓冲底座。
绝缘缓冲底座通过螺栓固定于第四空间的底部，即绝缘缓冲底座通过螺栓固定于第四空间的第一隔板上，绝缘缓冲底座用于固定线性马达。线性马达通过螺栓固定于绝缘缓冲底座上，方便线性马达的固定和拆卸。绝缘缓冲底座为导电的铝合金基底，保证在高速撞击过程中测试的稳定性和高强度，同时绝缘缓冲底座为良导体，和屏蔽箱固定在一起并接地，可以有效减小噪声干扰。
摩擦发电机测试装置还包括：固定底板。固定底板，固定于第三空间的底部，用于固定平板压力传感器。平板压力传感器固定于固定底板上。
本实施例1摩擦发电机测试装置的驱动系统包括：线性马达、马达推杆和绝缘缓冲底座，测试系统包括：电流表、电压表、马达推杆、固-液震荡固定台、固-液摩擦发电机、第一磁吸式样品台、第二磁吸式样品台、平板压力传感器和固定底板。
摩擦发电机测试装置还包括：数据采集卡11。数据采集卡设置在第五空间或第六空间。
数据采集卡的输入端与电流表电连接，用于采集电流表测量的待测摩擦发电机在测试过程中产生的电流值。数据采集卡的输入端还与电压表电连接，用于采集电压表测量的待测摩擦发电机在测试过程中产生的电压值。
摩擦发电机测试装置还包括：马达控制器12和计算机13。
马达控制器与线性马达的控制端连接，马达控制器用于根据设定的线性马达的振幅和频率控制线性马达进行直线往复运动。马达控制器通过胶粘或螺栓固定在屏蔽箱外的顶端，避免马达控制器在运转过程中产生的信号对待测摩擦发电机产生干扰。马达控制器的型号为ACJ-055-18。
计算机与马达控制器连接，计算机用于设定线性马达的振幅和频率，计算机和马达控制器的联合使用控制线性马达进行直线往复运动。计算机还与数据采集卡的输出端连接，数据采集卡还用于实时将采集到的电流值和电压值传输给计算机进行保存和显示，计算机还用于实时读取和保存数据采集卡采集的电流值和电压值；计算机还用于根据平板压力传感器测得的撞击力度调整线性马达的预设振幅，以保证平板压力传感器测定的不同固-固摩擦发电机在测试过程中第一摩擦电极和第二摩擦电极的撞击力度一致。计算机设置在第六空间。
本实施例1的摩擦发电机测试装置的工作过程如下：
在计算机上预设线性马达的振幅和频率，通过马达控制器控制线性马达带动马达推杆按照预设的振幅和频率进行直线往复式运动，使第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板进行撞击与分离，固定于第一磁吸式样品板的第一摩擦电极和固定于第二磁吸式样品板的第二摩擦电极因撞击产生电能；同时由于马达推杆的运动带动固-液摩擦发电机震荡，固-液摩擦发电机内部的液体和固体因表面接触而摩擦起电，电流表和电压表实时测量固-液摩擦发电机或固-固摩擦发电机产生的电流值和电压值，数据采集卡将电流值和电压值传输到计算机上进行显示和保存。根据计算机上的电流值和电压值，可评估固-液摩擦发电机的性能。平板压力传感器实时测定固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和第二摩擦电极的撞击力度，根据平板压力传感器测定的撞击力度，当测试不同的固-固摩擦发电机时，在计算机上可实时调整线性马达的预设振幅和频率，根据计算机上显示的电压值，可评估固-固摩擦发电机的性能。
本实施例1的摩擦发电机测试装置的屏蔽箱为一体式屏蔽箱，所有装置或器件均设置在屏蔽箱的单独空间内独立屏蔽，安置和转移更加便捷，占地面积和空间小，更便于移动使用；摩擦发电机测试装置的电流表、电压表和数据采集卡可以实现对摩擦发电机摩擦起电输出的电能进行精确检测，可以用来评价待测摩擦发电机的性能；第一磁吸式样品板和第二磁吸式样品板可以非常方便地安装和取下样品，不会因长期取放样品而产生对平板压力传感器或马达推杆放置位置的偏移，保证了摩擦发电机测试装置的稳定性。
实施例2
本实施例2提供一种摩擦发电机测试装置，图3为本发明实施例2所提供的摩擦发电机测试装置的结构图。参见图3，该摩擦发电机测试装置包括：屏蔽箱1、线性马达2、马达推杆3、磁吸式样品板、待测摩擦发电机、平板压力传感器7、电流表8和电压表9。本实施例2中待测摩擦发电机为固-固摩擦发电机。
屏蔽箱的内部用第一隔板分为第一空间和第二空间，第一空间用第二隔板分为第三空间和第四空间，第二空间用第三隔板分为第五空间和第六空间。屏蔽箱为法拉第屏蔽箱。本实施例2的屏蔽箱的材质可以是铜、铝和不锈钢等良导体，优选的屏蔽箱的大小约为1立方米(m3)，即屏蔽箱的长约为1m、宽约为1m和高约为1m，屏蔽箱可以放置在普通的试验台上，占用空间小。
屏蔽箱还包括：屏蔽门(图3中未示出)。屏蔽门通过合页固定在屏蔽箱上，屏蔽门用于使屏蔽箱为密闭空间，屏蔽门的材料为不锈钢。
屏蔽门的数量为1个或多个，当屏蔽门的数量为1个时，屏蔽门的第一空间和第二空间共用屏蔽门；当屏蔽门的数量为多个时，第一空间设置一个屏蔽门，第二空间设置一个屏蔽门，或第三空间、第四空间、第五空间和第六空间均设置一个屏蔽门。本实施例2中屏蔽箱分为四个独立的空间，每个独立的空间都可设有对应的门，将摩擦发电机测试装置的驱动系统和测试系统分别屏蔽以达到更好的屏蔽效果，使每个独立空间均为密闭的导体空间，成为法拉第笼，使得摩擦发电机测试装置的测试更准确。
线性马达固定在第四空间，线性马达优选国产的音圈电机。
马达推杆的一端穿过第二隔板与线性马达的输出轴固定连接，线性马达用于带动马达推杆进行直线往复式运动；线性马达可以在-40mm～40mm的振幅范围内实现0～10Hz的连续不停机调整。马达推杆的材质为铝合金或实木材，可分别用于不同的测试场合，铝合金适用范围更广，不受环境影响，木材抗干扰能力更强，适合测试微小电流下的输出。
磁吸式样品板设置在第三空间，磁吸式样品板包括：第一磁吸式样品板5和第二磁吸式样品板6。第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板的材质为亚克力或铝合金等材质，第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板的大小可选6cm*6cm，也即第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板上的最大可固定样品的大小，同时可以根据需要固定在第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板上样品的大小确定第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板的大小。
第一磁吸式样品板的一面与马达推杆的另一端固定连接，优选胶粘；第一磁吸式样品板的另一面与第二磁吸式样品板的一面相对设置。第一磁吸式样品板包括第一平板和第二平板；第一平板和第二平板上均设有磁铁。
第一平板的一面与马达推杆的端部固定连接，优选胶粘，第二平板通过磁力吸附在第一平板的另一面。
第二磁吸式样品板包括第三平板和第四平板；第三平板和第四平板上均设有磁铁。
第四平板的一面与平板压力传感器固定连接，优选胶粘，第三平板通过磁力吸附在第四平板的另一面。
第一平板、第二平板、第三平板和第四平板均为亚克力板。
固-固摩擦发电机的第一摩擦电极固定于第一磁吸式样品板的第二平板与第一平板相对的一面，固-固摩擦发电机的第二摩擦电极固定于第二磁吸式样品板的第三平板与第四平板相对的一面，便于第一摩擦电极和第二摩擦电极的拆卸与安装。
线性马达带动马达推杆做直线往复式运动，使固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极通过周期性的撞击与分离而起电。
平板压力传感器设置在第三空间，优选的平板压力传感器通过螺栓固定在第三空间中的第一隔板上。平板压力传感器与第二磁吸式样品板固定连接，优选胶粘。平板压力传感器用于实时测定固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极进行撞击时产生的撞击力度，也即线性马达在测试过程中产生的撞击力度，用以保证摩擦发电机测试装置测试的重复性和精确度。平板压力传感器优选高精度平板压力传感器。
电流表和电压表均设置在第五空间，电流表和电压表均与待测摩擦发电机电连接，电流表用于测量待测摩擦发电机在测试过程中产生的电流值，电压表用于测量待测摩擦发电机在测试过程中产生的电压值。
电流表分别与固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极电连接，电流表用于测量固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极在撞击和分离过程中产生的电流值。
电压表分别与固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极电连接，电压表用于测量固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和固-固摩擦发电机的第二摩擦电极在撞击和分离过程中产生的电压值。
摩擦发电机测试装置还包括：绝缘缓冲底座。
绝缘缓冲底座通过螺栓固定于第四空间的底部，绝缘缓冲底座用于固定线性马达。线性马达通过螺栓固定于绝缘缓冲底座上，方便线性马达的固定和拆卸。绝缘缓冲底座为导电的铝合金基底，保证在高速撞击过程中测试的稳定性和高强度，同时绝缘缓冲底座为良导体，和屏蔽箱固定在一起并接地，可以有效减小噪声干扰。
摩擦发电机测试装置还包括：固定底板。固定底板，固定于第三空间的底部，用于固定平板压力传感器。平板压力传感器固定于固定底板上。
本实施例2摩擦发电机测试装置的驱动系统包括：线性马达、马达推杆和绝缘缓冲底座，测试系统包括：电流表、电压表、马达推杆、第一磁吸式样品台、第二磁吸式样品台、固-固摩擦发电机、平板压力传感器和固定底板。
摩擦发电机测试装置还包括：数据采集卡11。数据采集卡设置在第五空间或第六空间。
数据采集卡的输入端与电流表电连接，用于采集电流表测量的待测摩擦发电机在测试过程中产生的电流值。数据采集卡的输入端还与电压表电连接，用于采集电压表测量的待测摩擦发电机在测试过程中产生的电压值。
摩擦发电机测试装置还包括：马达控制器12和计算机13。
马达控制器与线性马达的控制端连接，马达控制器用于根据设定的线性马达的振幅和频率控制线性马达进行直线往复运动。马达控制器通过胶粘或螺栓固定在屏蔽箱外的顶端，避免马达控制器在运转过程中产生的信号对待测摩擦发电机产生干扰。马达控制器的型号为ACJ-055-18。
计算机与马达控制器连接，计算机用于设定线性马达的振幅和频率，计算机和马达控制器的联合使用控制线性马达进行直线往复运动。计算机还与数据采集卡的输出端连接，数据采集卡还用于实时将采集到的电流值和电压值传输给计算机进行保存和显示，计算机还用于实时读取和保存数据采集卡采集的电流值和电压值；计算机还用于根据平板压力传感器测得的撞击力度调整线性马达的预设振幅，以保证平板压力传感器测定的不同固-固摩擦发电机在测试过程中第一摩擦电极和第二摩擦电极的撞击力度一致。计算机设置在第六空间。
本实施例2的摩擦发电机测试装置的工作过程如下：
在计算机上预设线性马达的振幅和频率，通过马达控制器控制线性马达带动马达推杆按照预设的振幅和频率进行直线往复式运动，使第一磁吸式样品板与第二磁吸式样品板进行撞击与分离，固定于第一磁吸式样品板的第一摩擦电极和固定于第二磁吸式样品板的第二摩擦电极因撞击产生电能，电流表和电压表实时测量固-固摩擦发电机产生的电流值和电压值，数据采集卡将电流值和电压值传输到计算机上进行显示和保存；平板压力传感器实时测定固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和第二摩擦电极的撞击力度，根据平板压力传感器测定的撞击力度，当测试不同的固-固摩擦发电机时，在计算机上可实时调整线性马达的预设振幅和频率，根据计算机上显示的电压值，可评估固-固摩擦发电机的性能。
本实施例2的摩擦发电机测试装置的屏蔽箱为一体式屏蔽箱，所有装置或器件均设置在屏蔽箱的单独空间内独立屏蔽，安置和转移更加便捷，占地面积和空间小，更便于移动使用；摩擦发电机测试装置的电流表、电压表和数据采集卡可以实现对摩擦发电机摩擦起电输出的电能进行精确检测，可以用来评价待测摩擦发电机的性能；第一磁吸式样品板和第二磁吸式样品板可以非常方便地安装和取下样品，不会因长期取放样品而产生对平板压力传感器或马达推杆放置位置的偏移，保证了摩擦发电机测试装置的稳定性；通过调整线性马达的安放位置，可以实现对待测摩擦发电机垂直方向的检测和水平方向的检测，适用于对需要排除重力因素的摩擦发电机。
本发明提供了固-液摩擦发电机和固-固摩擦发电机的测试装置，可精确控制摩擦发电机的行程、压力和频率，并实现了测试的可重复性；通过调整线性马达的安放位置，可以实现对待测摩擦发电机垂直方向的检测和水平方向的检测，适用于对需要排除重力因素的摩擦发电机。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种摩擦发电机测试装置，其特征在于，包括：屏蔽箱、线性马达、马达推杆、固-液震荡固定台、磁吸式样品板、待测摩擦发电机、平板压力传感器、电流表和电压表；
所述屏蔽箱的内部用第一隔板分为第一空间和第二空间，所述第一空间用第二隔板分为第三空间和第四空间，所述第二空间用第三隔板分为第五空间和第六空间；
所述线性马达固定在所述第四空间；
所述马达推杆的一端穿过所述第二隔板与所述线性马达的输出轴固定连接，所述线性马达用于带动所述马达推杆进行直线往复式运动；
所述固-液震荡固定台设置在所述第三空间，所述固-液震荡固定台固定在所述马达推杆上；
所述磁吸式样品板设置在所述第三空间，所述磁吸式样品板包括：第一磁吸式样品板和第二磁吸式样品板；
所述第一磁吸式样品板的一面与所述马达推杆的另一端固定连接；所述第一磁吸式样品板的另一面与所述第二磁吸式样品板的一面相对设置；
所述待测摩擦发电机固定在所述固-液震荡固定台上，或所述待测摩擦发电机的电极设置在所述第一磁吸式样品板和所述第二磁吸式样品板上；
所述平板压力传感器设置在所述第三空间，所述平板压力传感器与所述第二磁吸式样品板固定连接，所述平板压力传感器用于实时测定所述线性马达在测试过程中产生的撞击力度；
所述电流表和所述电压表均设置在所述第五空间，所述电流表和所述电压表均与所述待测摩擦发电机电连接，所述电流表用于测量所述待测摩擦发电机在测试过程中产生的电流值，所述电压表用于测量所述待测摩擦发电机在测试过程中产生的电压值。
2.根据权利要求1所述的摩擦发电机测试装置，其特征在于，所述第一空间位于所述第二空间上方，或所述第二空间位于所述第一空间上方，所述待测摩擦发电机为固-液摩擦发电机；
所述固-液摩擦发电机固定于所述固-液震荡固定台上；所述线性马达带动所述马达推杆做直线往复式运动，使所述固-液摩擦发电机震荡并产生摩擦电；
所述电流表和所述电压表的两端均与所述固-液摩擦发电机的电极电连接，所述电流表用于测量所述固-液摩擦发电机在测试过程中产生的电流值，所述电压表用于测量所述固-液摩擦发电机在测试过程中产生的电压值。
3.根据权利要求1所述的摩擦发电机测试装置，其特征在于，所述第一磁吸式样品板包括第一平板和第二平板；所述第一平板和所述第二平板上均设有磁铁；
所述第一平板的一面与所述马达推杆的端部固定连接，所述第二平板通过磁力吸附在所述第一平板的另一面；
所述第二磁吸式样品板包括第三平板和第四平板；所述第三平板和所述第四平板上均设有磁铁；
所述第四平板的一面与所述平板压力传感器固定连接，所述第三平板通过磁力吸附在所述第四平板的另一面。
4.根据权利要求3所述的摩擦发电机测试装置，其特征在于，所述待测摩擦发电机为固-固摩擦发电机；
所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极固定于所述第一磁吸式样品板的所述第二平板与所述第一平板相对的一面；
所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极固定于所述第二磁吸式样品板的所述第三平板与所述第四平板相对的一面；所述线性马达带动所述马达推杆做直线往复式运动，使所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极通过周期性的撞击与分离而起电；
所述平板压力传感器用于实时测定所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极进行撞击时产生的撞击力度；
所述电流表分别与所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极电连接，所述电流表用于测量所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极在撞击和分离过程中产生的电流值；
所述电压表分别与所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极电连接，所述电压表用于测量所述固-固摩擦发电机的第一摩擦电极和所述固-固摩擦发电机的第二摩擦电极在撞击和分离过程中产生的电压值。
5.根据权利要求1所述的摩擦发电机测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：绝缘缓冲底座；
所述绝缘缓冲底座固定于所述第二空间的底部，所述绝缘缓冲底座用于固定所述线性马达；
所述线性马达固定于所述绝缘缓冲底座上。
6.根据权利要求1所述的摩擦发电机测试装置，其特征在于，所述屏蔽箱还包括：屏蔽门；
所述屏蔽门通过合页固定在所述屏蔽箱上，所述屏蔽门用于使所述屏蔽箱为密闭空间。
7.根据权利要求1所述的摩擦发电机测试装置，其特征在于，所述摩擦发电机测试装置还包括：固定底板；
所述固定底板，固定于所述第三空间的底部，用于固定所述平板压力传感器。
8.根据权利要求1所述的摩擦发电机测试装置，其特征在于，所述摩擦发电机测试装置还包括：数据采集卡；
所述数据采集卡与所述电流表电连接，用于采集所述电流表测量的所述待测摩擦发电机在测试过程中产生的电流值；
所述数据采集卡还与所述电压表电连接，用于采集所述电压表测量的所述待测摩擦发电机在测试过程中产生的电压值；
所述数据采集卡设置在所述第五空间或所述第六空间。
9.根据权利要求6所述的摩擦发电机测试装置，其特征在于，所述屏蔽门的数量为4个；
所述第三空间、所述第四空间、所述第五空间和所述第六空间均设置一个所述屏蔽门。
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