,第二導電層242與各自相對的所述第一摩擦層220之間可以不設定預定間隙,由于具有支撐部件26,從而使得第二導電層242與第二摩擦層240形成的整體在流動氣體作用下,可以使第二導電層242與第一摩擦層220互相接觸分離。
[0033]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式,在所述流體的運動作用下,所述第一部件22保持靜止狀態(tài),所述第二部件24產生形變。
[0034]此外,圖2和圖3中所示的發(fā)電單元20還連接有電流表28。雖然圖中所示的為電流表,但本領域技術人員應當理解,還可以根據(jù)實際需要替換為相應的檢測裝置或者負載,例如檢測電壓的電壓表等。
[0035]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式,所述第一摩擦層220和/或所述第二摩擦層240為有機高分子薄膜材料,所述有機高分子薄膜材料選自以下中的一種:聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚異丁烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯腈、聚雙苯酚碳酸酯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸二乙醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚三氟氯乙烯、對二甲苯環(huán)二體、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、全氟乙烯-丙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物和氯乙烯-醋酸乙烯共聚物。
[0036]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式,所述第一摩擦層220和/或所述第二摩擦層240的厚度范圍為20微米至0.5毫米。
[0037]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式,所述第一導電層222和/或所述第二導電層242為金屬,所述金屬選自以下中的一種:金、銀、鉬、鋁、銅和鎳。
[0038]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式,所述第一導電層222和/或所述第二導電層242的厚度范圍為20納米至I毫米。其中,可以通過磁控濺射、電子束蒸發(fā)和印刷打印技術等來形成第一導電層222和/或第二導電層242。本領域技術人員應當理解,還可以采用現(xiàn)有技術中其他的方法來形成第一導電層222和/或第二導電層242。
[0039]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式,所述第二部件24可以為彈性材料,該彈性材料的彈性模量范圍可以為IGPa至15GPa。
[0040]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式,所述流體空間10可以為管道。其中,所述管道為正方體管道或長方體管道,所述管道的材料可以選用亞克力。例如,所述管道優(yōu)選為四方管。對于管道的尺寸,本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行設定。兩個所述第一摩擦層220之間的距離與沿所述流體空間10延伸方向的所述第二部件24的長度的比例范圍為1:2.5至1:18。兩個所述第一摩擦層220之間的距離可以為5毫米至20毫米。例如,可以采用長度范圍為47mm至87mm(優(yōu)選為57mm或67mm)、寬度為24mm、高度范圍為5mm-20mm(優(yōu)選為12mm)、管壁厚度為2mm的管道。所述第二部件24在流體空間延伸方向的長度與所述管道的長度相當,優(yōu)選為與所述管道的長度相等。另外,第二導電層242與第一摩擦層220在流體空間延伸方向的長度相當,以使二者之間能夠出現(xiàn)接觸面積最大的情況,使電信號輸出較大。
[0041]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式,當上下兩個第一摩擦層220之間的距離為1mm時,采用長度范圍為47mm至87mm、寬度為24mm、高度為12mm、管壁厚度為2mm的管道的情況下,所述振動能收集器輸出的電信號較強。優(yōu)選的,當該長度為67mm時,輸出的電信號最強。
[0042]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式,所述流體為氣體或液體,其中,所述氣體為空氣、二氧化碳、一氧化碳、煤氣、氫氣、氮氣或氬氣。此外,氣體流經所述管道的速率(簡稱氣體流速)可以處于5m/s至50m/s的范圍之間。對于圖4A和圖4B所不的輸出電信號,對應的氣體流速為7.6m/s,采用的管道的長度為67mm、寬度為24mm、高度為12mm、管壁厚度為2mm的管道。
[0043]本領域技術人員應當理解,上述示例僅僅是示例性的,并非用于限定本發(fā)明。
[0044]本發(fā)明還提供了一種智能流量計,包括上述的振動能收集器,所述振動能收集器設置在流體空間中,所述電信號為所述智能流量計提供電源。
[0045]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方式的振動能收集器的工作原理圖。
[0046]下面結合圖5對本發(fā)明的振動能收集器的工作原理進行說明。
[0047]如圖5中的(I)所示,初始狀態(tài)下,設置有兩個第二導電層242的第二摩擦層240位于兩個第一摩擦層220的中間,第一導電層222和第二導電層242之間沒有電荷產生;當?shù)诙Σ翆?40受到流體的運動作用發(fā)生振顫而產生向上的變形運動時,第二導電層242可以與上部的第一摩擦層220接觸,由此在所述第二摩擦層240上表面上的第二導電層242的表面產生正電荷,在上部的第一摩擦層220的表面產生負電荷,如圖5中的(2)所示;當?shù)诙Σ翆?40向下運動而使第二摩擦層240上表面上的第二導電層242與上部的第一摩擦層220分離時,第二摩擦層240上表面的第二導電層242上的正電荷開始向上部的第一導電層222轉移,此時振動能收集器的第一導電層222和第二導電層242之間輸出電信號,如圖5中的(3)所示;當?shù)诙Σ翆?40向下變形運動到底部而與底部的第一摩擦層220接觸時,第二摩擦層240下表面上的第二導電層242表面帶有正電荷,底部的第一摩擦層220表面帶有負電荷,如圖5中的(4)所示;當?shù)诙Σ翆?40向上運動而使第二摩擦層240下表面上的第二導電層242與下部的第一摩擦層220分離時,第二摩擦層240下表面的第二導電層242上的正電荷開始向底部的第一導電層222移動,與此同時,隨著第二摩擦層240的向上運動,上部的第一導電層222上的正電荷也向第二摩擦層240上表面上的第二導電層242移動,由此得到兩路電信號輸出,如圖5中的(5)所示;當?shù)诙Σ翆?40上表面上的第二導電層242和上部的第一摩擦層220接觸時,無電信號輸出,如圖5中的(6)所示;當?shù)诙Σ翆?40運動到中間位置時,第二摩擦層240上表面上的第二導電層242上表面上的正電荷向上部的第一導電層222移動,底部的第一導電層222上的正電荷向第二摩擦層240下表面上的第二導電層242移動,如圖5中的(7)所示;當?shù)诙Σ翆?40向下變形運動到底部而與底部的第一摩擦層220接觸時的情形,如圖5中的(4)所示。第二部件24將在流體的作用下,按照圖5中的(4) — (5) — (6) — (7) — (4)進行循環(huán)。
[0048]其中,第一摩擦層220與第二導電層242之間具有摩擦電極序差異,使得二者在發(fā)生接觸摩擦的過程中能夠在表面產生接觸電荷。
[0049]根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式,本發(fā)明所述的振動能收集器可以置于管壁厚度為2mm、長度為77臟、寬度為24臟、高度為12mm的管道中。其中:第一摩擦層220層采用聚二甲基硅氧烷,厚度為300微米,通過在聚二甲苯硅氧烷的一個表面磁控濺射金屬鋁形成第一導電層222,其厚度為150納米。第二摩擦層240采用厚度為50微米的聚酰亞胺薄膜,在第二摩擦層240的上下兩面均采用磁控濺射的方式形成第二導電層242,第二導電層242的材料也可以為鋁,厚度為200納米。支撐部件26采用尺寸22mm*5mm*2mm的亞克力塊,粘貼在管道的入口中間,起到固定第二摩擦層240的其中一端的作用。流體可以為壓縮氣體,當壓縮氣體以7.6m/s的速率通過管道入口時,第二摩擦層240在管道內發(fā)生顫振而發(fā)生變形運動,第二導電層242分別與管道上下