專利名稱:安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)，包括安裝于車廂、靠近輪軌的若干個聲電換能器，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能電路，濾波儲能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，端子電連接于車廂用電裝置?？拷嗆壍娜舾蓚€聲電換能器，聲電換能器直接安裝于火車噪聲最大來源處，在火車運行中持續(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，盡可能的利用噪聲能。
【專利說明】安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于能量轉(zhuǎn)換裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說，涉及安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟社會的發(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，以內(nèi)燃機車為動力的火車。這種鐵路系統(tǒng)的噪聲主要是由機車噪聲和輪軌噪聲組成。
[0004]1.內(nèi)燃機車噪聲:
[0005]機車噪聲主要是排氣噪聲和發(fā)動機噪聲。當(dāng)車速較低時，機車噪聲是火車的主要噪聲源。
[0006]2.輪軌撞擊和摩擦噪聲:
[0007]輪軌噪聲主要決定于車速。當(dāng)機車高速行駛時，輪軌噪聲將成為主要噪聲源。
[0008]高速鐵路指運行速度在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、空氣動力性噪聲和(高架)橋梁噪聲組成。
[0009]因此運行中的火車是穩(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，目前國內(nèi)已有專利申請動圈式噪音發(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，并未真正投入實際應(yīng)用中。根據(jù)實驗數(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]本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)，其具有設(shè)計布局合理，充分利用火車噪聲，能量轉(zhuǎn)化率高的特點。
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0012]安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)，包括安裝于車廂、靠近輪軌的若干個聲電換能器，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能電路，濾波儲能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，端子電連接于車廂用電裝置。
[0013]其中，濾波儲能電路設(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口的筒狀體，噪聲集中器的擴口端朝向輪軌，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)有保護外殼。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0019]本實用新型所述的安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)，包括安裝于車廂、靠近輪軌的若干個聲電換能器，聲電換能器直接安裝于火車噪聲最大來源處，在火車運行中持續(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，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，并儲存于濾波儲能電路中，濾波儲能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，端子電連接于車廂用電裝置，給車廂用電裝置提供電能。

【附圖說明】

[0020]附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制，在附圖中:
[0021]圖1是本實用新型所述聲電換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實用新型所述聲電換能器的整流電路和濾波儲能電路的電路圖；
[0023]圖3是本實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——保護外殼。

【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0030]如圖1至圖3所示，本實用新型所述的安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)，包括安裝于車廂、靠近輪軌的若干個聲電換能器，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能電路，濾波儲能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，端子電連接于車廂用電裝置。濾波儲能電路設(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為一端擴口的筒狀體，噪聲集中器I的擴口端朝向輪軌，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聲器反向結(jié)構(gòu)，對擴散的噪聲源進行有效的集中吸收，使大部分噪聲集中進入聲波共鳴器2。聲波共鳴器2利用亥姆霍茲共鳴器對聲波聲壓波動進行吸收放大，傳遞給膜片5振動。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)計吸音材料，成為“共振吸音結(jié)構(gòu)”，在管口處具有相當(dāng)強大的消耗接近fo頻率的外界聲波的吸音能力，將聲波吸收進內(nèi)部中傳遞給膜片5振動。發(fā)電部分包括壓電陶瓷4，導(dǎo)線和保護外殼7。壓電陶瓷4利用正壓電效應(yīng)，經(jīng)導(dǎo)線傳遞，保護外殼7起到保護和支撐作用，壓電陶瓷4受聲波震動產(chǎn)生電流，經(jīng)整流濾波儲能電路存儲到儲能的電路板6中。
[0033]如圖2所示，電路部分由四個二極管Dl、D2、D3、D4組成整流電路，并通過電容Cl (C0.47F)和蓄電池組成濾波儲能電路。由發(fā)電部分產(chǎn)生的電能經(jīng)過二極管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)過電容Cl (C0.47F)貯能向充電模塊充電，通過開關(guān)控制使發(fā)光二極管發(fā)光指示噪音發(fā)電的實時情況。
[0034]如圖3所示，該電路的充電電流有10mA (圖3中開關(guān)SB斷開時)、500mA(圖3中開關(guān)S閉合時)兩擋可供選擇。電路允許的MAX1811的第I腳按圖連接時，最高充電電壓為4.2V;第I腳與電源負(fù)端連接時，最高充電電壓為4.1V。一旦達(dá)到最高充電電壓時，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)說明的是:以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照實施例對本實用新型進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換，但是凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)，其特征在于:包括安裝于車廂、靠近輪軌的若干個聲電換能器，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能電路，所述濾波儲能電路設(shè)有用于電路輸出的端子，所述端子電連接于車廂用電裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝于火車的噪聲能量利用系統(tǒng)，其特征在于:所述濾波儲能電路設(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口的筒狀體，所述噪聲集中器的擴口端朝向輪軌，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)有保護外殼。
【文檔編號】H02N2-18GK204271951SQ201420767996
【發(fā)明者】鄒恩, 霍慶, 史春笑, 李亞男, 邱廣萍, 陳盛闖, 丁群 [申請人]華南農(nóng)業(yè)大學(xué)珠江學(xué)院