CN204465387U - 一种供电超声波无线输电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种供电超声波无线输电系统，用于将电能转化为机械能的超声波能量发生器、若干超声能量分配器，所述超声波能量发生器与超声能量分配器之间通过固体介质相连接；所述超声波能量发生器内还包含有整流滤波电路、全桥逆变电路、匹配电路、超声波发生器和用于最大功率跟踪的控制电路，所述整流滤波电路、全桥逆变电路、匹配电路、超声波发生器和控制电路之间依次电性连接。通过上述方式，本实用新型能够提供一种供电超声波无线输电系统，借助固体或者液体介质实现超声波能量传输为无线无源的物联网智能节点供电的装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种输电系统，特别是涉及一种供电超声波无线输电系统。
背景技术
无源物联网是一种新兴的技术，它是能量采集、无线通信和低功耗技术的一个有机的结合 。无源无线物联网的智能节点常常采用因地制宜的办法从周围的环境中采集能量，包括太阳能、风能、温差、振动、等等，由于不需要改变周围环境，所以在智能家居、工业测控的方面应用正迅速崛起。
然而在有些特殊的应用场合，如密封或者半密封的液体环境，（城市供水管道、核电站废水存贮装置、污水处理厂），为了监测其中的温度、水压、流速、酸碱度、或者某种化学成分、或者放射物质的含量，常常需要安装无源的物理网智能节点。 周围环境中的能量采集特别困难、采集效率极低，或者不方便采集。使得物联网智能节点能采用电池供电的方式 ，即使再大的电池容量也有被耗尽的时候，当电池能量被耗尽后，就需要更换、增加了这些物联网智能节点的维护成本、使用成本。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是：如何提供一种借助固体或者液体介质实现超声波能量传输为无线无源的物联网智能节点供电的装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种供电超声波无线输电系统，包括：用于将电能转化为机械能的超声波能量发生器、若干超声能量分配器，所述超声波能量发生器与超声能量分配器之间通过固体介质相连接。
所述超声波能量发生器内还包含有整流滤波电路、全桥逆变电路、匹配电路、超声波发生器和用于最大功率跟踪的控制电路，所述整流滤波电路、全桥逆变电路、匹配电路、超声波发生器和控制电路之间依次电性连接。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述超声波能量发生器包括第一超声能量分配器、第二超声能量分配器和第三超声能量分配器，所述第一超声能量分配器通过固体介质与超声波能量发生器之间相连接，第二超声能量分配器与第一超声能量分配器和第三超声能量分配器之间均通过液体介质相连接。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述第一超声能量分配器、第二超声能量分配器和第三超声能量分配器内均包含超声波接收换能器、整流滤波电路、稳压/充电电路、全桥逆变电路、匹配电路、超声波发射换能器，且所述整流滤波电路分别与稳压/充电电路、全桥逆变电路之间电性连接，所述超声波接收换能器与整流滤波电路之间电性连接，所述全桥逆变电路与匹配电路、超声波发射换能器之间电性连接。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述供电超声波无线输电系统还包含有管道，所述超声波能量发生器设置于管道外侧，所述超声波发射换能器与管道外壁紧密贴合。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述第一超声能量分配器的超声波接收换能器与超声波发射换能器位于同一轴线上。
本实用新型的有益效果是：借助固体或者液体介质实现超声波能量传输为无线无源的物联网智能节点供电的装置。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本实用新型的一种供电超声波无线输电系统一较佳实施例的结构示意图；
图2是本实用新型的一种供电超声波无线输电系统一较佳实施例的整体安装位置结构示意图；
图3是本实用新型的一种供电超声波无线输电系统一较佳实施例的能量分配图示意图。
具体实施方式
下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供如下技术方案。
请参阅图1-3，在本实施例中提供一种供电超声波无线输电系统，所述的供电超声波无线输电系统包括：用于将电能转化为机械能的超声波能量发生器1、若干超声能量分配器，所述超声波能量发生器1与超声能量分配器之间通过固体介质相连接。
所述超声波能量发生器1内还包含有整流滤波电路101、全桥逆变电路102、匹配电路103、超声波发生器104和用于最大功率跟踪的控制电路105，所述整流滤波电路101、全桥逆变电路102、匹配电路103、超声波发生器104和控制电路105之间依次电性连接。
所述超声波能量发生器1包括第一超声能量分配器2、第二超声能量分配器3和第三超声能量分配器4，所述第一超声能量分配器2通过固体介质与超声波能量发生器1之间相连接，第二超声能量分配器3与第一超声能量分配器2和第三超声能量分配器4之间均通过液体介质相连接。
所述第一超声能量分配器2、第二超声能量分配器3和第三超声能量分配器4内均包含超声波接收换能器、整流滤波电路101、稳压/充电电路、全桥逆变电路102、匹配电路103、超声波发射换能器，且所述整流滤波电路101分别与稳压/充电电路、全桥逆变电路102之间电性连接，所述超声波接收换能器与整流滤波电路101之间电性连接，所述全桥逆变电路102与匹配电路103、超声波发射换能器之间电性连接。
所述供电超声波无线输电系统还包含有管道5，所述超声波能量发生器1设置于管道5外侧，所述超声波发射换能器与管道5外壁紧密贴合。
所述第一超声能量分配器2的超声波接收换能器与超声波发射换能器位于同一轴线上。
在一个具体实施例中，如图1所提出的超声波无线输电系统的原理框图，包括：超声波能量发生器1和超声能量分配器，电能通过超声波能量发生器1转换为机械能。
首先通过管道壁的固体介质向第一级的超声波能量分配器传递，第一级超声能量分配器将一部分能量提供给智能节点，另一部分能量通过液体介质的耦合传送给下一级超声能量分配器，然后，按照这种方式将能量在管道5逐级传递。
超声能量发生器包含整流和滤波电路，全桥逆变电路102、匹配电路103、超声波发生器104、具有最大功率跟踪功能的控制电路105，超声波能量发生器1的作用是将来自于电网的电能转变成超声波振动的机械能。
其中，第一超声能量分配器2、第二超声能量分配器3和第三超声能量分配器4均包含了接收超声波换能器、整流滤波电路、稳压/充电电路、全桥逆变电路、匹配电路、超声波发射换能器。其中整流滤波电路不仅向稳压充电电路提供电源还向全桥逆变电路提供电源，充电稳压电路向本级的物联网智能节电供电， 而全桥逆变电路的作用是将电能变送到下一级超声能量分配器。
如图2是超声波无线输电系统在应用环境中安装位置示意图，超声波能量发生器1安装在管道5的外侧，发射换能器与管道5外壁紧密贴合，第一级超声能量分配器的接收换能器与超声能量发射换能器尽量安装在同一个轴线上，并和管道5内壁紧贴，这样可以得到最大的传输效率。前一级的超声波能量分配器的发射换能器和后一级超声波能量分配器也要安装在同一个轴线上，以取得最大的传输效率。为了有效地提高超声波的作用距离，超声波的发射器要做成具有一定的指向性。使它发射的声能主要集中于一个方向，其余方向性仅有很少量的声能。发射器一般使其工作在谐振基频上，因为他能够获得大功率发射和高效率特性。
如图3 是超声波无线输电系统的能量分配图，可以看到由于超声波在介质中传输的损耗，能量呈现逐级衰减的趋势，但是由于物联网智能节点的的微功耗特性，在较大功率的超声波能量发生器1的驱动下，超声波无线输电系统可以逐级传输到N个级点，N随着超声波能量发生器1的功率和超声能量分配器的效率增大而增大。
本实用新型的有益效果是：借助固体或者液体介质实现超声波能量传输为无线无源的物联网智能节点供电的装置。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种供电超声波无线输电系统，其特征在于，包括：用于将电能转化为机械能的超声波能量发生器（1）、若干超声能量分配器，所述超声波能量发生器与超声能量分配器之间通过固体介质相连接；
所述超声波能量发生器内还包含有整流滤波电路（101）、全桥逆变电路（102）、匹配电路（103）、超声波发生器（104）和用于最大功率跟踪的控制电路（105），所述整流滤波电路、全桥逆变电路、匹配电路、超声波发生器和控制电路之间依次电性连接。
2.根据权利要求1所述的供电超声波无线输电系统，其特征在于，所述超声波能量发生器包括第一超声能量分配器（2）、第二超声能量分配器（3）和第三超声能量分配器（4），所述第一超声能量分配器通过固体介质与超声波能量发生器之间相连接，第二超声能量分配器与第一超声能量分配器和第三超声能量分配器之间均通过液体介质相连接。
3.根据权利要求2所述的供电超声波无线输电系统，其特征在于，所述第一超声能量分配器、第二超声能量分配器和第三超声能量分配器内均包含超声波接收换能器、整流滤波电路、稳压/充电电路、全桥逆变电路、匹配电路、超声波发射换能器，且所述整流滤波电路分别与稳压/充电电路、全桥逆变电路之间电性连接，所述超声波接收换能器与整流滤波电路之间电性连接，所述全桥逆变电路与匹配电路、超声波发射换能器之间电性连接。
4.根据权利要求3所述的供电超声波无线输电系统，其特征在于，所述供电超声波无线输电系统还包含有管道（5），所述超声波能量发生器设置于管道外侧，所述超声波发射换能器与管道外壁紧密贴合。
5.根据权利要求4所述的供电超声波无线输电系统，其特征在于，所述第一超声能量分配器的超声波接收换能器与超声波发射换能器位于同一轴线上。
Priority Applications (1)
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| CN201520172334.7U CN204465387U (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | 一种供电超声波无线输电系统 |
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| CN201520172334.7U CN204465387U (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | 一种供电超声波无线输电系统 |
Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104682770A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-06-03 | 苏州市欧米伽智能控制技术有限公司 | 一种供电超声波无线输电系统 |
| CN108801343A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-13 | 江苏师范大学 | 一种应用于大气环境监测的智能小车系统 |
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2015
- 2015-03-26 CN CN201520172334.7U patent/CN204465387U/zh not_active Expired - Fee Related
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