安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于能量轉(zhuǎn)換裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，噪音污染作為當(dāng)今世界環(huán)境污染的三大污染之一，已經(jīng)嚴(yán)重影響人們的生活。然而噪音具有相當(dāng)大的能量，其潛在的開(kāi)發(fā)空間很大。根據(jù)能量守恒定律，我們發(fā)現(xiàn)，噪聲具有的能量可以轉(zhuǎn)化為電能。
[0003]傳統(tǒng)鐵路特指速度在160km/h以下的，以?xún)?nèi)燃機(jī)車(chē)為動(dòng)力的火車(chē)。這種鐵路系統(tǒng)的噪聲主要是由機(jī)車(chē)噪聲和輪軌噪聲組成。
[0004]1.內(nèi)燃機(jī)車(chē)噪聲:
[0005]機(jī)車(chē)噪聲主要是排氣噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。當(dāng)車(chē)速較低時(shí)，機(jī)車(chē)噪聲是火車(chē)的主要噪聲源。
[0006]2.輪軌撞擊和摩擦噪聲:
[0007]輪軌噪聲主要決定于車(chē)速。當(dāng)機(jī)車(chē)高速行駛時(shí)，輪軌噪聲將成為主要噪聲源。
[0008]高速鐵路指運(yùn)行速度在160km/h以上(一般在200_300km/h)的鐵路系統(tǒng)。高速鐵路噪聲主要由輪軌噪聲、集氣系統(tǒng)噪聲、空氣動(dòng)力性噪聲和(高架)橋梁噪聲組成。
[0009]因此運(yùn)行中的火車(chē)是穩(wěn)定的噪聲源，如果善加利用可以持續(xù)的為用電設(shè)備提供電源，目前國(guó)內(nèi)已有專(zhuān)利申請(qǐng)動(dòng)圈式噪音發(fā)電裝置和聲能發(fā)電方法及裝置，但其僅限于理論研究階段，并未真正投入實(shí)際應(yīng)用中。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這兩種方式的聲能轉(zhuǎn)化效率低，產(chǎn)生的電流也很小，不足以發(fā)電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，其具有設(shè)計(jì)布局合理，充分利用火車(chē)噪聲，能量轉(zhuǎn)化率高的特點(diǎn)。
[0011]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0012]安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，包括安裝于車(chē)廂、靠近輪軌的若干個(gè)聲電換能器，聲電換能器包括依次連接的噪聲集中器、聲波共鳴器和聲電換能器本體，聲電換能器本體包括設(shè)置于聲波共鳴器的末端的膜片和壓電元件，與壓電元件電連接設(shè)有整流電路，與整流電路電連接有濾波儲(chǔ)能電路，濾波儲(chǔ)能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，端子電連接于車(chē)廂用電裝置。
[0013]其中，濾波儲(chǔ)能電路設(shè)有LED指示燈。
[0014]其中,膜片為金屬膜片。
[0015]其中，壓電元件為壓電陶瓷。
[0016]其中，噪聲集中器為一端擴(kuò)口的筒狀體，噪聲集中器的擴(kuò)口端朝向輪軌，噪聲集中器的另外一端連接于聲波共鳴器。
[0017]其中，聲電換能器本體外部設(shè)有保護(hù)外殼。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019]本實(shí)用新型所述的安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，包括安裝于車(chē)廂、靠近輪軌的若干個(gè)聲電換能器，聲電換能器直接安裝于火車(chē)噪聲最大來(lái)源處，在火車(chē)運(yùn)行中持續(xù)產(chǎn)生電源，最大程度的利用噪聲能轉(zhuǎn)化為電能，聲電換能器包括依次連接的噪聲集中器、聲波共鳴器和聲電換能器本體，噪聲集中器將更多的噪聲集中到聲電換能器中來(lái)，盡可能的利用噪聲能，聲電換能器本體包括設(shè)置于聲波共鳴器的末端的膜片和壓電元件，使用壓電元件，能將噪聲中15%的能量轉(zhuǎn)化，噪聲經(jīng)聲波共鳴器放大后傳遞到膜片，使膜片震動(dòng)擠壓壓電元件產(chǎn)生電能，與壓電元件電連接設(shè)有整流電路，與整流電路電連接有濾波儲(chǔ)能電路，壓電元件產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流和濾波后成為直流電，并儲(chǔ)存于濾波儲(chǔ)能電路中，濾波儲(chǔ)能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，端子電連接于車(chē)廂用電裝置，給車(chē)廂用電裝置提供電能。
【附圖說(shuō)明】
[0020]附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制，在附圖中:
[0021]圖1是本實(shí)用新型所述聲電換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型所述聲電換能器的整流電路和濾波儲(chǔ)能電路的電路圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型所述聲電換能器的充電電路的電路圖。
[0024]其中，圖1至圖3中包括:
[0025]I—噪聲集中器、 2—聲波共鳴器、
[0026]3-聲電換能器本體、4-壓電陶瓷、
[0027]5——膜片、6——電路板、
[0028]7——保護(hù)外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0030]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型所述的安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，包括安裝于車(chē)廂、靠近輪軌的若干個(gè)聲電換能器，聲電換能器包括依次連接的噪聲集中器1、聲波共鳴器2和聲電換能器本體3,聲電換能器本體3包括設(shè)置于聲波共鳴器2的末端的膜片5和壓電元件，與壓電元件電連接設(shè)有整流電路，與整流電路電連接有濾波儲(chǔ)能電路，濾波儲(chǔ)能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，端子電連接于車(chē)廂用電裝置。濾波儲(chǔ)能電路設(shè)有LED指示燈。膜片5為金屬膜片。
[0031]壓電元件為壓電陶瓷4。噪聲集中器I為一端擴(kuò)口的筒狀體，噪聲集中器I的擴(kuò)口端朝向輪軌，噪聲集中器I的另外一端連接于聲波共鳴器2。聲電換能器本體3外部設(shè)有保護(hù)外殼7。
[0032]如圖1所示，包括以新型的壓電陶瓷4為材料的聲電換能器本體3和集整流、濾波、儲(chǔ)能電路為一體的電路板6、采用MAX1811芯片的充電電路模塊和鋰電池。噪聲集中器I中利用隔音材料組合成揚(yáng)聲器反向結(jié)構(gòu)，對(duì)擴(kuò)散的噪聲源進(jìn)行有效的集中吸收，使大部分噪聲集中進(jìn)入聲波共鳴器2。聲波共鳴器2利用亥姆霍茲共鳴器對(duì)聲波聲壓波動(dòng)進(jìn)行吸收放大，傳遞給膜片5振動(dòng)。亥姆霍茲作為一種高效率的聲能轉(zhuǎn)換裝置，可以在內(nèi)部設(shè)計(jì)吸音材料，成為“共振吸音結(jié)構(gòu)”，在管口處具有相當(dāng)強(qiáng)大的消耗接近fo頻率的外界聲波的吸音能力，將聲波吸收進(jìn)內(nèi)部中傳遞給膜片5振動(dòng)。發(fā)電部分包括壓電陶瓷4，導(dǎo)線(xiàn)和保護(hù)外殼7。壓電陶瓷4利用正壓電效應(yīng)，經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)傳遞，保護(hù)外殼7起到保護(hù)和支撐作用，壓電陶瓷4受聲波震動(dòng)產(chǎn)生電流，經(jīng)整流濾波儲(chǔ)能電路存儲(chǔ)到儲(chǔ)能的電路板6中。
[0033]如圖2所示，電路部分由四個(gè)二極管Dl、D2、D3、D4組成整流電路，并通過(guò)電容Cl (C0.47F)和蓄電池組成濾波儲(chǔ)能電路。由發(fā)電部分產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)二極管Dl、D2、D3、D4整流，把交流整成直流(電壓需大于二極管的導(dǎo)通電壓:本裝置采用硅管為0.6V)。再經(jīng)過(guò)電容Cl (C0.47F)貯能向充電模塊充電，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制使發(fā)光二極管發(fā)光指示噪音發(fā)電的實(shí)時(shí)情況。
[0034]如圖3所示，該電路的充電電流有10mA (圖3中開(kāi)關(guān)SB斷開(kāi)時(shí))、500mA(圖3中開(kāi)關(guān)S閉合時(shí))兩擋可供選擇。電路允許的MAX1811的第I腳按圖連接時(shí)，最高充電電壓為4.2V;第I腳與電源負(fù)端連接時(shí)，最高充電電壓為4.1V。一旦達(dá)到最高充電電壓時(shí)，充電電流就急劇減少，并維持最高充電電壓不變。其中，VDl作為電源指示，VD2作為充電指示，燈亮表示正在充電，燈滅表示充電結(jié)束。
[0035]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，但是凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，其特征在于:包括安裝于車(chē)廂、靠近輪軌的若干個(gè)聲電換能器，所述聲電換能器包括依次連接的噪聲集中器、聲波共鳴器和聲電換能器本體，所述聲電換能器本體包括設(shè)置于所述聲波共鳴器的末端的膜片和壓電元件，與所述壓電元件電連接設(shè)有整流電路，與所述整流電路電連接有濾波儲(chǔ)能電路，所述濾波儲(chǔ)能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，所述端子電連接于車(chē)廂用電裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，其特征在于:所述濾波儲(chǔ)能電路設(shè)有LED指示燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，其特征在于:所述膜片為金屬膜片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，其特征在于:所述壓電元件為壓電陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，其特征在于:所述噪聲集中器為一端擴(kuò)口的筒狀體，所述噪聲集中器的擴(kuò)口端朝向輪軌，所述噪聲集中器的另外一端連接于所述聲波共鳴器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，其特征在于:所述聲電換能器本體外部設(shè)有保護(hù)外殼。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了安裝于火車(chē)的噪聲能量利用系統(tǒng)，包括安裝于車(chē)廂、靠近輪軌的若干個(gè)聲電換能器，聲電換能器包括依次連接的噪聲集中器、聲波共鳴器和聲電換能器本體，聲電換能器本體包括設(shè)置于聲波共鳴器的末端的膜片和壓電元件，與壓電元件電連接設(shè)有整流電路，與整流電路電連接有濾波儲(chǔ)能電路，濾波儲(chǔ)能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，端子電連接于車(chē)廂用電裝置?？拷嗆壍娜舾蓚€(gè)聲電換能器，聲電換能器直接安裝于火車(chē)噪聲最大來(lái)源處，在火車(chē)運(yùn)行中持續(xù)產(chǎn)生電源，最大程度的利用噪聲能轉(zhuǎn)化為電能，聲電換能器包括依次連接的噪聲集中器、聲波共鳴器和聲電換能器本體，噪聲集中器將更多的噪聲集中到聲電換能器中來(lái)，盡可能的利用噪聲能。
【IPC分類(lèi)】H02N2-18
【公開(kāi)號(hào)】CN204271951
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420767996
【發(fā)明人】鄒恩, 霍慶, 史春笑, 李亞男, 邱廣萍, 陳盛闖, 丁群
【申請(qǐng)人】華南農(nóng)業(yè)大學(xué)珠江學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日