專利名稱：一種噪聲發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種噪聲發(fā)電裝置和應用這種裝置工作的噪聲發(fā)電方法，用于把 環(huán)境中的噪聲轉(zhuǎn)換為電能。
背景技術(shù)：
隨著人民生活水平的提高和現(xiàn)代化工業(yè)社會的發(fā)展，我們對能源的需求越來越 大，能源消耗的增加致使能源緊缺和環(huán)境污染問題日益突出。對太陽能、熱能、機械能、化學 能、生物能和聲能等環(huán)境中存在的潛在可再生能源的利用將是解決能源問題的一種有效途徑。環(huán)境中的噪聲是一種具有相當能量值的潛在能源，且噪聲的來源非常廣泛，噪音 污染對人們的生活和健康也有很大的影響。目前有很多消除噪聲的方法，在一定程度上減 弱了噪聲污染對人們的危害，但卻不能將這種潛在能源加以有效利用。因此需要尋求一種 既可以消除噪聲又可以將之有效利用的方法和裝置。中國發(fā)明專利200710123086. 7公開了一種“聲能發(fā)電方法及裝置”，該聲能發(fā)電 裝置將多個聲電換能器排列成組，實現(xiàn)了聲能到電能的轉(zhuǎn)換。但至今未見有利用聲學霍爾 姆茲共鳴器和聲電換能器相結(jié)合，將入射噪聲先放大再轉(zhuǎn)換的噪聲發(fā)電方法及基于這種方 法工作的噪聲發(fā)電裝置。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種利用聲學霍爾姆茲共鳴器將 噪聲進行聲壓放大，再由聲電換能器實現(xiàn)聲能到電能轉(zhuǎn)換的噪聲發(fā)電裝置。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的技術(shù)方案為該裝置包括聲波導管、與聲波導管耦合的聲電轉(zhuǎn)換單元和與該聲電轉(zhuǎn)換單元連接 的輸出總線；其中，聲電轉(zhuǎn)換單元包括由小孔和圓柱形空腔組成的聲學霍爾姆茲共鳴器、位于 該空腔末端的聲電換能器，小孔在聲波導管的管壁四周以矩陣形式排列；圓柱形空腔固定于聲波導管管壁，且圓柱形空腔和小孔的對稱軸在一條直線上；聲電換能器通過引出導線與輸出總線相連。優(yōu)選的，所述聲波導管的管壁的厚度等于小孔的長度。優(yōu)選的，所述聲電換能器的直徑等于空腔的內(nèi)徑。優(yōu)選的，所述聲電換能器是電磁式換能器、壓電式換能器或靜電式換能器。優(yōu)選的，所述聲波導管為一端封閉的矩形聲波導管。有益效果根據(jù)本發(fā)明提供的噪聲發(fā)電方法而設(shè)計的噪聲發(fā)電裝置可以將環(huán)境中 的噪聲轉(zhuǎn)換為電能，在一定程度上也消除了噪聲。與現(xiàn)有的聲能發(fā)電裝置相比，本裝置利用 聲學霍爾姆茲共鳴器將噪聲進行聲壓放大，再由聲電換能器實現(xiàn)聲能到電能轉(zhuǎn)換，具有較 高的輸出電功率，是一種頻帶可選、可集成的高效噪聲發(fā)電裝置。
圖1是本實用新型噪聲發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型噪聲發(fā)電裝置的A-A截面簡圖；圖3是本實用新型噪聲發(fā)電裝置聲電轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)示意圖；以上的圖中有聲波導管1，聲電轉(zhuǎn)換單元2，聲學霍爾姆茲共鳴器3，電磁式換能 器4，小孔5，空腔6，引出導線7，輸出總線8。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。本實用新型提供的噪聲發(fā)電裝置由聲波導管、聲電轉(zhuǎn)換單元及輸出總線組成。其 中聲電轉(zhuǎn)換單元由聲學霍爾姆茲共鳴器和電磁式換能器組成，在聲波導管四周以矩陣形式 排列，并通過導線接入輸出總線。入射噪聲聲波經(jīng)聲波導管傳播，進入聲學霍爾姆茲共鳴器 進行聲壓放大，再通過電磁式換能器轉(zhuǎn)換為電能，把所有的聲電轉(zhuǎn)換單元集成起來，能得到 較大的輸出電功率。根據(jù)裝置工作環(huán)境中噪聲源主頻頻帶設(shè)計聲電轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)尺寸， 使聲學霍爾姆茲共鳴器的共振頻率和電磁式換能器的固有頻率都處于該主頻頻帶內(nèi)，則裝 置工作時聲電轉(zhuǎn)換單元處于諧振狀態(tài)，聲電轉(zhuǎn)換的效果最好。本裝置利用聲學霍爾姆茲共 鳴器和電磁式換能器相結(jié)合，具有較高的輸出電功率，是一種頻帶可選、可集成的高效噪聲 發(fā)電裝置。下面將詳細介紹本發(fā)明。參見圖1-3，本實用新型提供的噪聲發(fā)電裝置，該裝置包括聲波導管1、與聲波導 管1耦合的聲電轉(zhuǎn)換單元2和與該聲電轉(zhuǎn)換單元2連接的輸出總線8。其中，聲電轉(zhuǎn)換單元2包括由小孔5和圓柱形空腔6組成的聲學霍爾姆茲共鳴器 3、位于該空腔6末端的電磁式換能器4。小孔5在聲波導管1的管壁四周以矩陣形式排列。圓柱形空腔6固定于聲波導管1管壁，且圓柱形空腔6和小孔5的對稱軸在一條 直線上。電磁式換能器4通過引出導線7與輸出總線8相連。所述聲波導管1的管壁的厚度等于小孔5的長度。所述電磁式換能器4的直徑等于空腔6的內(nèi)徑。所述聲波導管1和聲學霍爾姆茲共鳴器3由有機玻璃等防振能力較強且易于加工 的材料制成，以防止被聲信號激發(fā)而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)振動。聲波導管1為一端封閉的矩形聲波導管。根據(jù)該裝置工作環(huán)境中的噪聲源主頻頻帶，設(shè)計聲學霍爾姆茲共鳴器3的結(jié)構(gòu)尺 寸，使其共振頻率處于該主頻頻帶內(nèi)。設(shè)計電磁式換能器4的結(jié)構(gòu)尺寸，使其固有頻率接近聲學霍爾姆茲共鳴器3的共 振頻率，亦處于裝置工作環(huán)境中噪聲源主頻頻帶內(nèi)，且電磁式換能器4的直徑等于聲學霍 爾姆茲共鳴器圓柱形空腔6的內(nèi)徑。根據(jù)所設(shè)計的結(jié)構(gòu)尺寸，選取聲波導管1管壁的厚度，使其等于小孔5的長度。在 聲波導管1管壁四周打出一系列所設(shè)計孔徑的小孔，小孔在聲波導管1上以矩陣形式排列。再把各個圓柱形空腔6固定于聲波導管1管壁，且圓柱形空腔6和小孔5的對稱軸在一條 直線上。如果所設(shè)計的共鳴器小孔5長度較長，亦可在聲波導管1與圓柱形空腔6之間以 另加細管的形式來組成聲學霍爾姆茲共鳴器3。用電磁式換能器4替代聲學霍爾姆茲共鳴 器圓柱形空腔6的底板，并使其密封良好。引出導線7從電磁式換能器4的線圈引腳引出， 接入輸出總線8。本實用新型提供的噪聲發(fā)電裝置的發(fā)電方法為步驟1 根據(jù)不同頻帶范圍的噪聲源，例如飛機引擎噪聲、電動機噪聲、機械加工 噪聲等，設(shè)計聲電轉(zhuǎn)換單元2的結(jié)構(gòu)尺寸，使聲學霍爾姆茲共鳴器3的共振頻率和電磁式換 能器4的固有頻率都處于噪聲源主頻頻帶內(nèi)；步驟2 —定頻帶范圍的噪聲進入聲波導管1，由聲波導管1管壁四周的小孔5進 入聲學霍爾姆茲共鳴器3進行放大；步驟3 在聲學霍爾姆茲共鳴器3空腔6內(nèi)被放大的波動聲壓作用于電磁式換能 器4的振膜，振膜產(chǎn)生與波動聲壓同頻率的振動，從而實現(xiàn)聲能到電能的轉(zhuǎn)換，且此時電磁 式換能器處于諧振狀態(tài)，聲電轉(zhuǎn)換的效果最好。上述方法由于每一個聲電轉(zhuǎn)換單元的輸出電功率比較小，因此把所有的聲電轉(zhuǎn)換 單元集成起來，就可以得到所需要的較大的輸出電功率。除電磁式換能器外，壓電式換能器、靜電式換能器也可以應用此方法和裝置，達到 相同的效果。
權(quán)利要求一種噪聲發(fā)電裝置，其特征在于該裝置包括聲波導管(1)、與聲波導管(1)耦合的聲電轉(zhuǎn)換單元(2)和與該聲電轉(zhuǎn)換單元(2)連接的輸出總線(8)；其中，聲電轉(zhuǎn)換單元(2)包括由小孔(5)和圓柱形空腔(6)組成的聲學霍爾姆茲共鳴器(3)、位于該空腔(6)末端的聲電換能器(4)，小孔(5)在聲波導管(1)的管壁四周以矩陣形式排列；圓柱形空腔(6)固定于聲波導管(1)管壁，且圓柱形空腔(6)和小孔(5)的對稱軸在一條直線上；聲電換能器(4)通過引出導線(7)與輸出總線(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲發(fā)電裝置，其特征在于所述聲波導管(1)的管壁的厚 度等于小孔(5)的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲發(fā)電裝置，其特征在于所述聲電換能器(4)的直徑等 于空腔(6)的內(nèi)徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲發(fā)電裝置，其特征在于所述聲電換能器(4)是電磁式 換能器、壓電式換能器或靜電式換能器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲發(fā)電裝置，其特征在于所述聲波導管(1)為一端封閉 的矩形聲波導管。
專利摘要本實用新型涉及一種噪聲發(fā)電裝置，該裝置包括聲波導管(1)、與聲波導管(1)耦合的聲電轉(zhuǎn)換單元(2)和與該聲電轉(zhuǎn)換單元(2)連接的輸出總線(8)；其中，聲電轉(zhuǎn)換單元(2)包括由小孔(5)和圓柱形空腔(6)組成的聲學霍爾姆茲共鳴器(3)、位于該空腔(6)末端的聲電換能器(4)；小孔(5)在聲波導管(1)的管壁四周以矩陣形式排列；圓柱形空腔(6)固定于聲波導管(1)管壁，且圓柱形空腔(6)和小孔(5)的對稱軸在一條直線上。本裝置利用聲學霍爾姆茲共鳴器和聲電換能器相結(jié)合，具有較高的輸出電功率，是一種頻帶可選、可集成的高效噪聲發(fā)電裝置。
文檔編號H02N2/18GK201639508SQ20102016250
公開日2010年11月17日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者吳宵軍, 李勤, 董衛(wèi), 陳艷, 魏嫻 申請人:東南大學