CN205911968U - 一种噪声发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种噪声发电装置，涉及声波利用技术领域。包括外壳13、运放电路和蓄电池端子14，正六边形蜂巢状聚声板1由底部为正六边形通孔3的喇叭状传声筒2排列构成，复式亥姆霍兹共鸣器4表面的通孔与正六边形通孔3一一对应设置，弹性薄膜7通过楔形连接槽6固定在亥姆霍兹共鸣器后侧；锥形细棒11及PZT‑A5压电材料10垂直设置在弹性薄膜7中心，锥形细棒11的顶部设有重物9；外壳13的侧面设有运放电路及蓄电池端子14，弹性薄膜7通过嵌套形式固定在亥姆霍兹共鸣器4的共鸣腔5后部。所述弹性薄膜7与吸音海绵12之间存在空隙。锥形细棒11与顶端重物9为内嵌铰连接。主要用于噪声利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及声波利用技术领域。
背景技术
随着科技进步和人类文明的发展，在各种化石能源和非可生资源储量日益减少价格愈发昂贵的今天，人们更加关注生活环境和生活品质，节约能源减少排放，降低身边的噪音污染成为人们关注的焦点。
噪声污染是工业文明后，一直困扰人们的一种能量污染。世界卫生组织研究表明，当噪音污染超过30分贝时，人的正常睡眠就会受到干扰，而持续生活在70分贝以上的噪音环境中，人的听力及身体健康会遭受严重损伤.甚至周围的植物和建筑也会受到噪声冲击受到一定损伤，若长期在80分贝以上的噪音环境中生活，造成耳聋者的概率可达50％，生态环境遭到严重破坏。而轨道交通沿线、大型工厂附近、城市主干道沿线产生的噪声均超过90dB。
噪声是一种环境污染，更本质的说是一种能量污染。如果将噪声转换成可利用的能源，那就是一举两得，噪声发电装置能减少噪声的量级排放到环境中去，又产生了电能，达到了节能效果，十分的符合绿色环保、节能减排的要求。
目前存在的噪声发电装置，其主要构成是将隔膜直接暴露在道路两侧，弹性膜隔密闭，隔膜上的一根导线与磁铁式音圈连接形成一个微传声器，声波作用于隔膜，引起来回振动进而改变空气的压力，气体压缩时变热，膨胀时变冷，引发人造铌酸锂作用，在高频高温下将声能转换成电能，从而完成实际意义上骨膜式声波接收器，将接收器与能够增大声能、聚集能量的共鸣器连接，当来自共鸣器的声能作用于声能转化器时，就能发电。这种检测装置其装置负责而且外侧膜、共鸣器容易出现老化以及连接损耗的问题，并且由于复杂的转化设计，使其不具备大规模投入实际生产的产品实用性价值，除此之外由于高频高温的生产转化条件本来就给绿色节能的设备带来沉重负荷，除此之外，气体的热胀冷缩效应需要氦气和其他比较稳定的稀有气体，结构十分复杂，这些都增加了设计和生产成本。因此，现有的降噪发电装置并没有大规模投入使用。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种噪声发电装置，它能有效地解决噪声的吸收和转化问题。
本实用新型实现其发明目的所采用的技术方案是：一种噪声发电装置，包括外壳、运放电路和蓄电池端子，正六边形蜂巢状聚声板由底部为正六边形通孔的喇叭状传声筒排列构成，复式亥姆霍兹共鸣器表面的通孔与正六边形通孔一一对应设置，弹性薄膜通过楔形连接槽固定在亥姆霍兹共鸣器后侧；锥形细棒及PZT-A5压电材料垂直设置在弹性薄膜中心，锥形细棒的顶部设有重物，弹性薄膜与锥形细棒通过圆心的连接处胶接粘连固定；外壳的侧面设有运放电路及蓄电池端子，弹性薄膜通过嵌套形式固定在亥姆霍兹共鸣器的共鸣腔后部。
所述弹性薄膜与吸音海绵之间存在空隙。
所述锥形细棒与顶端重物为内嵌铰连接。
通过正六边形蜂巢状聚声板和喇叭状传声筒将声音收集，利用亥姆霍兹共鸣腔引发振动，使得弹性薄膜和锥形细棒振动，引发PZT-A5压电材料发生形变，从而将声音高效转化为电能，完成整个工作过程。
装置外侧采用正六边形蜂巢状聚声板外观设计，通过后侧正六边形通孔将声音传导至亥姆霍兹共器的共鸣腔体内，特定频率的声音在亥姆霍兹共鸣器的共鸣腔内引发共振，非特定频率声音通过聚声板的收集，降噪处理后仍然会引发亥姆霍兹共鸣器的共鸣腔后侧的弹性薄膜的振动，使得粘接在弹性薄膜上的锥形细棒和压电单元振动，锥形细棒顶端的重物使得锥形细棒更易发生复摆运动，引发粘连在锥形细棒应力集中部位的PZT-A5压电材料发生弹性形变，由于PZT-5A压电材料存在压电性，在受拉压时使得PZT-A5压电材料两端产生电流，通过运放电路和蓄电池将短频交流电固定在蓄电池中，与用电元器件保持并联，利用蓄电池电容浮充状态实现电能实际利用。
本实用新型的工作过程和原理是：
降噪发电装置根据所应用环境不同，在完成整体安装之后，内侧锥形细棒及附着的弹性薄膜根据实际情况进行适当调整，环境噪音及声浪传播到降噪发电装置结构表面，被蜂巢状聚声板和喇叭状传声筒收集，同时声音完成了第一次降噪处理，通过喇叭传声筒后侧传声孔传入亥姆霍兹共鸣器，特定频率的声音在亥姆霍兹共鸣器的共鸣腔引发共振，非特定频率声音在共鸣腔的腔体内部振动，损耗完成第二次降噪处理，亥姆霍兹共鸣器的共鸣腔的腔体内共振及腔体空气振动使得腔体后侧弹性薄膜发生振动，引发锥形细棒受迫振动，PZT-A5压电材料位于锥形细棒应力集中位置，由于锥形细棒复摆运动使得弹性薄膜产生形变，由于PZT-A5压电材料的压电性产生短频交流电，利用运放电路和蓄电池将电能进行收集，进行下一步利用。该声波转换电能的装置能更好地服务于道路、工厂、轨道两侧以及船舶、航空飞行器，转化成本更加低廉，效率更高，装置更简单。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
一、本实用新型采用楔形结构和粘连结合设计，节省材料和使用成本的同时，无铆钉连接及其他应力集中的连接方式，同时采用后部的吸音海绵和下方的橡胶基座使得整体更加稳定吸音效果更良好。
二、本实用新型为无源产电，采用弹性薄膜和锥形细棒牵连振动的方式，引起PZT压电材料形变，从而使噪音转换为机械能再转换为可以加以利用的电能。
三、正六边形蜂巢及喇叭状传声筒结构和整体结构板材都采用FR-4玻璃纤维绝缘材料，具有较好隔音性，较高的机械性能，较好的耐热性和耐潮性，有良好的加工性且价格低廉。
四、通过第一、二次降噪处理，使得噪声很大一部分被吸收处理，剩余的噪音通过共振及声音振动，引起锥形细棒受迫振动并使得PZT-A5压电材料发生形变，由压电特性引发在无源条件下可使声音进行机械能到电能的转化，通过结构的创新性设计，噪音被吸收利用，整个结构设计使得声电转化成本更加低廉，效率更高，装置更简单，达到节能减排的目的。
附图说明
图1是本实用新型三维立体爆炸图
图2为本实用新型共鸣腔局剖结构放大图
图3为本实用新型弹性薄膜结构图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例
本实用新型的一种具体实施方式是，一种噪声发电装置，包括外壳、运放电路和蓄电池端子，正六边形蜂巢状聚声板1由底部为正六边形通孔3的喇叭状传声筒2排列构成，复式亥姆霍兹共鸣器4表面的通孔与正六边形通孔3一一对应设置，弹性薄膜7通过楔形连接槽6固定在亥姆霍兹共鸣器4后侧；锥形细棒11及PZT-A5压电材料10垂直设置在弹性薄膜7中心，锥形细棒11的顶部设有重物9。外壳13的侧面设有运放电路及蓄电池端子14，弹性薄膜7通过嵌套形式固定在亥姆霍兹共鸣器4的共鸣腔5后部。
所述弹性薄膜7为加强聚乙烯，它与吸音海绵12之间存在空隙。
所述弹性锥形细棒11与顶端重物9为内嵌铰连接。
本实用新型的聚声结构为正六边形蜂巢状聚声板1与喇叭状传声筒2整体由3D打印制造完成，通过喇叭状传声筒2后侧的正六边形通孔3将声音传递至亥姆霍兹共鸣器4的共鸣腔5内部，完成第一次降噪过程，声音在共鸣腔5的弧面腔体内室振动，引起弹性薄膜7的振动，弹性薄膜7通过凹槽内嵌于亥姆霍兹共鸣腔4后侧，通过楔形连接槽6内嵌式连接，弹性薄膜7与锥形细棒11通过圆心的连接处8胶接粘连固定，锥形细棒11头部与一定质量重物9通过楔形结构固定，当PZT-A5压电材料10产生短频交流电通过导线传输到运放电路及蓄电池14中储存，装置的外壳13一侧螺钉连接的运放电路及蓄电池端子14保持浮充状态，整体装置及后侧防护板采用楔形固定。所述弹性薄膜7与吸音海绵12之间存在空隙。
Claims (3)
1.一种噪声发电装置，包括外壳(13)、运放电路和蓄电池端子(14)，其特征在于：正六边形蜂巢状聚声板(1)由底部为正六边形通孔(3)的喇叭状传声筒(2)排列构成，复式亥姆霍兹共鸣器(4)表面的通孔与正六边形通孔(3)一一对应设置，弹性薄膜(7)通过楔形连接槽(6)固定在亥姆霍兹共鸣器后侧；锥形细棒(11)及PZT-A5压电材料(10)垂直设置在弹性薄膜(7)中心，锥形细棒(11)的顶部设有重物(9)，弹性薄膜(7)与锥形细棒(11)通过圆心的连接处(8)固定；外壳(13)的侧面设有运放电路及蓄电池端子(14)，弹性薄膜(7)通过嵌套形式固定在亥姆霍兹共鸣器(4)的共鸣腔(5)后部。
2.根据权利要求1所述的一种噪声发电装置，其特征在于：所述弹性薄膜(7)与吸音海绵(12)之间存在空隙。
3.根据权利要求1所述的一种噪声发电装置，其特征在于：所述锥形细棒(11)与顶端重物(9)为内嵌铰连接。
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| CN108548601A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-09-18 | 河北工业大学 | 高速列车噪声自驱动发电测噪和数据传输方法及装置 |
| CN113162474A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-23 | 湘潭大学 | 一种噪声发电装置及其发电方法 |
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