本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的裝置及方法。

背景技術(shù)：

納米發(fā)電機(jī)是一種基于納米材料，能夠?qū)⑽⑿⌒巫冏兓a(chǎn)生能量轉(zhuǎn)化為電能，為一些微小型設(shè)備進(jìn)行供電的電學(xué)器件。納米發(fā)電機(jī)可以收集能量的來源十分廣泛，例如人體運(yùn)動(dòng)、肌肉收縮、血液流動(dòng)等。與此同時(shí)，納米發(fā)電機(jī)具有的成本低、尺寸小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，因此其可以直接集成在微小設(shè)備上而不會(huì)增加過多的重量，這使得納米發(fā)電機(jī)一被提出就立即成為納米科技研究的熱點(diǎn)，為新能源技術(shù)打開了一個(gè)新的研究方向。

納米發(fā)電機(jī)不僅在理論上已經(jīng)取得很大突破，而且在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的前景。但是不同于傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機(jī)裝置，納米發(fā)電機(jī)的輸出為脈沖形式的交流電而不是恒定的電輸出。當(dāng)納米發(fā)電機(jī)在外界應(yīng)力作用下發(fā)生形變時(shí)，會(huì)瞬時(shí)輸出沿一個(gè)方向的瞬時(shí)脈沖電流；當(dāng)外界應(yīng)力撤銷恢復(fù)形變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生向相反方向的脈沖電流。這種對(duì)交流脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)試是納米發(fā)電機(jī)性能表征的關(guān)鍵，只有這樣才能使得其實(shí)用才能成為極大可能。

通常情況下，很多研究人員僅僅對(duì)納米發(fā)電機(jī)的性能測(cè)試方法是，在納米發(fā)電機(jī)的兩個(gè)電極直接與測(cè)試儀相連的前提下，通過手或者其他來拍擊納米發(fā)電機(jī)來觀察和記錄測(cè)試儀的數(shù)據(jù)。最常見的納米發(fā)電機(jī)測(cè)試儀器有示波器、萬(wàn)用表、電壓表、電流表、發(fā)光二極管，led顯示屏等。測(cè)試儀器僅僅顯示納米發(fā)電機(jī)的輸出電壓電流以及點(diǎn)亮多少只發(fā)光二極管、多長(zhǎng)時(shí)間led顯示屏，從而計(jì)算出納米發(fā)電機(jī)的輸出功率。這僅僅是對(duì)納米發(fā)電機(jī)的性能進(jìn)行定性測(cè)試，這種測(cè)試方法并不能準(zhǔn)確給出納米發(fā)電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，在一定程度上限制了納米發(fā)電機(jī)推廣使用。因此現(xiàn)有的測(cè)試方法存在如下的不足之處：1、拍擊的頻率大小未知且不能恒定；2、拍擊的力度大小未知且不能恒定；3、納米發(fā)電機(jī)的壽命未知。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的其中一個(gè)目的在于提供一種可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的裝置，用以實(shí)現(xiàn)在測(cè)試納米發(fā)電機(jī)輸出特性的過程中，可以控制拍擊頻率和力度的大小并且保持恒定。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的裝置，包括底座、支架、可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、拍擊工具和電測(cè)試裝置，所述支架安裝在底座上，所述可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)安裝在支架上，所述可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)和拍擊工具之間通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)連接，所述拍擊工具與曲柄連桿機(jī)構(gòu)之間為可拆卸連接，所述拍擊工具設(shè)置有多個(gè)，每個(gè)拍擊工具的質(zhì)量不相等，已安裝的拍擊工具下方且位于底座表面的位置用于放置待測(cè)試的納米發(fā)電機(jī)，所述電測(cè)試裝置與待測(cè)試的納米發(fā)電機(jī)兩極連接。

在可選的實(shí)施例中，所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)的曲軸軸線到連桿最外端的距離與拍擊工具的高度之和大于曲柄連桿機(jī)構(gòu)的曲軸軸線到納米發(fā)電機(jī)的距離；可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拍擊工具往復(fù)平移。采用上述結(jié)構(gòu)后，使拍擊工具下落時(shí)可以拍擊納米發(fā)電機(jī)。

在可選的實(shí)施例中，所述拍擊工具為重錘。重錘的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)最佳測(cè)試效果。

在可選的實(shí)施例中，所述重錘頂部設(shè)置有連接孔，所述連接孔與連桿之間采用螺栓連接。拆裝方便，可以根據(jù)需要去更換不同質(zhì)量的重錘。

在可選的實(shí)施例中，所述可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)與一個(gè)獨(dú)立的供電電路連接，所述供電電路中設(shè)置有電路開關(guān)。在測(cè)試的過程中，將電路開關(guān)設(shè)置為斷開狀態(tài)后，方便調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、拍擊工具的重量和電測(cè)試裝置的參數(shù)，調(diào)節(jié)完畢后，再閉合電路開關(guān)，進(jìn)行測(cè)試。

在可選的實(shí)施例中，所述電測(cè)試裝置包括數(shù)據(jù)輸出記錄模塊和圖像輸出顯示模塊。電測(cè)試裝置能對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行處理，然后將處理結(jié)果以圖像、數(shù)值的形式顯示，實(shí)現(xiàn)電測(cè)試裝置能夠?qū)崟r(shí)記錄納米發(fā)電機(jī)的輸出參數(shù)。

在可選的實(shí)施例中，所述電測(cè)試裝置包括硬件信號(hào)處理電路、arm處理器及其外圍控制電路、顯示屏，所述電測(cè)試裝置設(shè)置有選擇按鈕。硬件信號(hào)處理電路用來接收處理納米發(fā)電機(jī)的輸出數(shù)據(jù)，arm處理器及其外圍控制電路用來實(shí)時(shí)處理納米發(fā)電機(jī)輸出數(shù)據(jù)，顯示屏用來顯示納米發(fā)電機(jī)的輸出波形以及實(shí)時(shí)記錄顯示納米發(fā)電機(jī)的輸出數(shù)據(jù)，通過控制選擇按鈕記錄納米發(fā)電機(jī)輸出數(shù)據(jù)以及顯示納米發(fā)電機(jī)輸出特性曲線。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的方法，用以實(shí)現(xiàn)在測(cè)試納米發(fā)電機(jī)的過程中，可以控制拍擊頻率和力度的大小并且保持恒定。

一種可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的方法，采用可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的裝置，對(duì)納米發(fā)電機(jī)進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化拍擊并收集納米發(fā)電機(jī)兩極輸出的電參數(shù)。

在可選的實(shí)施例中，調(diào)整可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速以調(diào)整拍擊的頻率，安裝不同質(zhì)量的拍擊工具以調(diào)整拍擊的力度。

在可選的實(shí)施例中，包括有以下步驟：

1)將納米發(fā)電機(jī)、底座、支架、可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、拍擊工具和電測(cè)試裝置組裝成一個(gè)完整的系統(tǒng)裝置；

2)將可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)的電路開關(guān)設(shè)置為斷開狀態(tài)后，保證拍擊工具的質(zhì)量不變，調(diào)節(jié)可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，閉合可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)的電路開關(guān)，電測(cè)試裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)納米發(fā)電機(jī)的輸出信息；

3)重復(fù)步驟2)，分析電測(cè)試裝置得到的信息，找出輸出的電參數(shù)和拍擊納米發(fā)電機(jī)不同頻率的定量關(guān)系；

4)將可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)的電路開關(guān)設(shè)置為斷開狀態(tài)后，保證可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速不變，改變拍擊工具的質(zhì)量，閉合可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)的電路開關(guān)，電測(cè)試裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)納米發(fā)電機(jī)的輸出信息；

5)重復(fù)步驟4)，分析電測(cè)試裝置得到的信息，找出輸出的電參數(shù)和拍擊納米發(fā)電機(jī)不同力度大小的定量關(guān)系。

本發(fā)明的原理是：可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的裝置組裝有可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)和不同質(zhì)量的拍擊工具，可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)可以控制拍擊的頻率，不同質(zhì)量的拍擊工具控制不同的拍擊力度，即可實(shí)現(xiàn)可控的拍擊頻率和可控的拍擊力度，實(shí)現(xiàn)恒定的拍擊頻率和恒定的拍擊力度；拍擊工具的質(zhì)量的遞增相當(dāng)于拍擊工具整體的體積均勻遞增，質(zhì)量越大的拍擊工具其體積也越大，在拍擊納米發(fā)電機(jī)時(shí)，納米發(fā)電機(jī)的形變也越大，由于納米發(fā)電機(jī)的輸出電壓是受其形變的大小影響的，利用不同質(zhì)量的拍擊工具從而得到納米發(fā)電機(jī)輸出的電參數(shù)和拍擊納米發(fā)電機(jī)力度的定量關(guān)系。可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)與拍擊工具之間采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)連接，曲柄連桿機(jī)構(gòu)在電動(dòng)馬達(dá)的帶動(dòng)下，將電動(dòng)馬達(dá)的周期性轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為重錘的周期性上下振動(dòng)，重錘在周期性上下振動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)周期性拍擊發(fā)電機(jī)。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果：

1.本發(fā)明所設(shè)計(jì)可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的裝置與通常情況下有很大的不同。在通常情況下，用手拍擊納米發(fā)電機(jī)的頻率不穩(wěn)定且不可控、用手拍擊納米發(fā)電機(jī)力的大小不穩(wěn)定且不可控、并且還不能測(cè)試納米發(fā)電機(jī)的壽命，因此這會(huì)導(dǎo)致得到納米發(fā)電機(jī)的性能參數(shù)與設(shè)定的條件不能很好的匹配，并且不能很好地得出納米發(fā)電機(jī)的輸出量與輸入量之間的關(guān)系。本發(fā)明所設(shè)計(jì)可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的裝置可以實(shí)現(xiàn)拍擊頻率穩(wěn)定、施加力的大小穩(wěn)定且可控以及測(cè)試納米發(fā)電機(jī)的壽命，因此能夠很好解決這些問題。

2.本發(fā)明裝置操作簡(jiǎn)單使用方便，僅僅需要設(shè)置幾個(gè)為數(shù)不多的參數(shù)就可以得到結(jié)論。

3.本發(fā)明裝置有助于人們理解納米發(fā)電機(jī)的原理。

4.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了納米發(fā)電機(jī)性能的測(cè)試由定性測(cè)試轉(zhuǎn)換為定量測(cè)試，即實(shí)現(xiàn)量化的過程。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1、納米發(fā)電機(jī)；2、底座；3、支架；4、可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)；5、曲柄連桿機(jī)構(gòu)；6、重錘；7、電測(cè)試裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行更為詳細(xì)的闡述。

實(shí)施例1

參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的裝置，包括底座2、支架3、可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4、曲柄連桿機(jī)構(gòu)5、重錘6和電測(cè)試裝置7。

支架3呈l型狀，其一端豎直安裝在底座2上，另一端用于固定可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4；重錘6總共有十個(gè)，重錘6的底部拍擊面光滑平整；每個(gè)重錘6的質(zhì)量不相等，從第一個(gè)重錘6開始，重錘6的質(zhì)量依次遞增，其質(zhì)量的遞增為重錘6整體的體積均勻遞增；可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4與單個(gè)重錘6之間采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)5連接，所述重錘6與曲柄連桿機(jī)構(gòu)5之間為可拆卸連接，已安裝的重錘6下方且位于底座2表面的位置用于放置待測(cè)試的納米發(fā)電機(jī)1，曲柄連桿機(jī)構(gòu)5的作用為將可調(diào)速馬達(dá)4的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為重錘6的上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)重錘6拍擊納米發(fā)電機(jī)1的效果。

重錘6頂部設(shè)置有連接孔，連接孔與曲柄連桿機(jī)構(gòu)5之間采用螺栓連接；

曲柄連桿機(jī)構(gòu)5的曲軸軸線到連桿最外端的距離與重錘6的高度之和大于曲柄連桿機(jī)構(gòu)5的曲軸軸線到納米發(fā)電機(jī)1的距離，以保證重錘6下落到最低點(diǎn)時(shí)可以拍擊納米發(fā)電機(jī)1。

電測(cè)試裝置包括數(shù)據(jù)輸出記錄模塊和圖像輸出顯示模塊。

電測(cè)試裝置包括硬件信號(hào)處理電路、arm處理器及其外圍控制電路、顯示屏，所述電測(cè)試裝置設(shè)置有選擇按鈕。

納米發(fā)電機(jī)1的兩極與電測(cè)試裝置7連接，電測(cè)試裝置7能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)納米發(fā)電機(jī)1的輸出數(shù)據(jù)和波形圖像。

可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4與一個(gè)獨(dú)立的供電電路連接，供電電路中設(shè)置有電路開關(guān)。

一種可控測(cè)試納米發(fā)電機(jī)性能的方法，包括以下步驟：

1)將納米發(fā)電機(jī)1、底座2、支架3、可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4、曲柄連桿機(jī)構(gòu)5、重錘6和電測(cè)試裝置7組裝成一個(gè)完整的系統(tǒng)裝置；

2)將可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4的電路開關(guān)設(shè)置為斷開狀態(tài)后，保證重錘6的質(zhì)量不變，調(diào)節(jié)可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4的轉(zhuǎn)速，閉合可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4的電路開關(guān)，電測(cè)試裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)納米發(fā)電機(jī)的輸出信息。

3)重復(fù)步驟2)，分析電測(cè)試裝置得到的數(shù)據(jù)和輸出波形，找出輸出電壓和拍擊納米發(fā)電機(jī)1不同頻率的定量關(guān)系。

4)將可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4的電路開關(guān)設(shè)置為斷開狀態(tài)后，保證可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4的轉(zhuǎn)速不變，改變重錘6的質(zhì)量，閉合可調(diào)速電動(dòng)馬達(dá)4的電路開關(guān)，電測(cè)試裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)納米發(fā)電機(jī)1的輸出信息。

5)重復(fù)步驟4)，分析電測(cè)試裝置7得到的數(shù)據(jù)和輸出波形，能夠找出輸出電壓和拍擊納米發(fā)電機(jī)1不同力度大小的定量關(guān)系。

本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗指所指的裝置或元件必須具有特定的方位、為特定的方位構(gòu)造和操作，因而不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)內(nèi)容的限定。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：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，但這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。