【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能量收集及自供电传感，具体而言，尤其涉及基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置。
技术介绍
1、世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。然而，由于这一经济的资源载体将在世纪上半叶迅速地接近枯竭。大力发展可再生能源用可再生能源和原料全面取代生化资源，进行一场新的工业革命，不仅是出于生存的原因，更是为了世界经济可获得持续的发展。
2、风能资源，是一种清洁的可再生能源，是指由太阳辐射地球表面受热不均，引起大气层中受热不均匀，从而使空气沿着水平方向运动，空气流动所形成的动能。,是太阳能的一种转化形式,但风能开发利用的成本比太阳能开发利用的成本要低,它是可再生能源中最具开发前景的一种能源。
3、现有的风能收集装置是将风的动能转化为旋转的机械能去推动发电机，以产生电力。但是风速不稳定会影响风力发电的稳定性和可靠性，同时，不同的风速需要不同的风力发电机，增加了建设和维护成本；尽管风力发电的成本较低，但其建设需要大量的资金投入，包括风机、发电机、变压器等设备，以及建设发电场的费用，这使得其投资成本相对较高。
技术实现思路
1、根据上述
技术介绍
中提到的技术问题，而提供基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置。本专利技术采用的技术手段如下：
2、基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，包括：摆转体、万向轴承、绝缘支撑体、摩擦层、金属电极；
3、所述摆转体被约束
4、所述绝缘支撑体包括左、右绝缘支撑体；所述绝缘支撑体为摆转体提供角度约束和位移约束；所述摩擦层为ptfe薄膜，粘附在摆转体的外表面，所述金属电极粘附在绝缘支撑体的内侧。
5、进一步地，所述摩擦纳米发电机收集风能转化为电能储存，同时采集风速和风向等信号将其转换成为电压信号传输至电脑端，进行处理计算后得到气体的状态参数。
6、进一步地，所述摆转体在气体推动下进行运动，通过所述万向轴承和所述绝缘支撑体约束所述摆转体的运动，所述摆转体的运动带动所述摩擦层运动，所述摩擦层约束在所述绝缘支撑体的内侧，与金属电极接触。
7、进一步地，所述摆转体的运动包括：随万向轴承的转动及垂直来流风向的左右摆动。
8、进一步地，所述摆转体带动摩擦层与金属电极接触；根据摩擦电序列，接触起电后，金属电极表面产生净正电荷，在ptfe薄膜的外表面产生净负电荷。
9、进一步地，当所述摆转体带动所述摩擦层向上摆动时，在下侧金属电极上感应出生负电荷，下侧金属电极上的正电荷将通过外部负载流入上侧金属电极；随着所述摆转体带动所述摩擦层进一步向上摆动，下侧金属电极感应出的负电荷增加，直至所述摩擦层与上侧金属电极上电荷实现静电平衡；当所述摆转体带动所述摩擦层继续向下摆动时，在上侧金属电极上感应出负电荷，正电荷流出，产生反向流动，随着不断地上下摆动，摩擦纳米发电机实现交流电输出；
10、当所述摆转体带动所述摩擦层从下侧转动到上侧时，在下侧金属电极上感应出生负电荷，下侧金属电极上的正电荷将通过外部负载流入上侧金属电极；随着所述摆转体带动所述摩擦层进一步转动到上侧，下侧金属电极感应出的负电荷增加，更多的正电荷流出，直至摩擦层与上侧金属电极上电荷实现静电平衡；当摆转体带动摩擦层继续从上侧向下侧转动时，在上侧金属电极上感应出负电荷，正电荷流出，产生反向流动，随着摆转体带动摩擦层围绕万向轴承在金属电极上下两侧不停转动，摩擦纳米发电机实现交流电输出。
11、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
12、1、本专利技术解决了风能收集装置结构体型大不便安装以及风向风速监测设备复杂的问题。现有的风速风向测量仪器对安装及测量条件要求严格且过程复杂，而本专利技术针对不同环境的特点进行设计，装置安装便捷、操作简单且能在高温条件下正常工作。
13、2、本专利技术装置小巧且安装便捷，可直接安装在任何交通工具、设备或者高空物体上。本专利技术结构简单，易于拆装、清理。
14、3、本专利技术的特点使得装置适用于任何场景的多点布置，综合多个测量点的测量结果，可以更加均衡、真实地反映实际测量样本的状况。
15、4、由于本专利技术采用摩擦纳米发电机技术，摩擦纳米发电机直接可以产生高电压，相比其他信号非常容易收集；同时摩擦纳米发电机的使用可以自供能，无需外接电路，无需改造现有船舶设备的电力系统；而且可以将多余的电能收集储存，作为电源装置为其它设备仪器供电。.
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1.基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，包括：摆转体(1)、万向轴承(2)、绝缘支撑体(3)、摩擦层(4)、金属电极(5)；
2.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，所述摩擦纳米发电机收集风能转化为电能储存，同时采集风速和风向等信号将其转换成为电压信号传输至电脑端，进行处理计算后得到气体的状态参数。
3.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，所述摆转体(1)在气体推动下进行运动，通过所述万向轴承(2)和所述绝缘支撑体(3)约束所述摆转体(1)的运动，所述摆转体(1)的运动带动所述摩擦层(4)运动，所述摩擦层(4)约束在所述绝缘支撑体(3)的内侧，与金属电极(5)接触。
4.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，所述摆转体(1)的运动包括：随万向轴承的转动及垂直来流风向的左右摆动。
5.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，所述摆转体(1)带动摩擦层(4)与金属电极(5)接触；根据摩
6.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，当所述摆转体(1)带动所述摩擦层(4)向上摆动时，在下侧金属电极上感应出生负电荷，下侧金属电极上的正电荷将通过外部负载流入上侧金属电极；随着所述摆转体(1)带动所述摩擦层(4)进一步向上摆动，下侧金属电极感应出的负电荷增加，直至所述摩擦层(4)与上侧金属电极上电荷实现静电平衡；当所述摆转体(1)带动所述摩擦层(4)继续向下摆动时，在上侧金属电极上感应出负电荷，正电荷流出，产生反向流动，随着不断地上下摆动，摩擦纳米发电机实现交流电输出；
...【技术特征摘要】
1.基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，包括：摆转体(1)、万向轴承(2)、绝缘支撑体(3)、摩擦层(4)、金属电极(5)；
2.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，所述摩擦纳米发电机收集风能转化为电能储存，同时采集风速和风向等信号将其转换成为电压信号传输至电脑端，进行处理计算后得到气体的状态参数。
3.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，所述摆转体(1)在气体推动下进行运动，通过所述万向轴承(2)和所述绝缘支撑体(3)约束所述摆转体(1)的运动，所述摆转体(1)的运动带动所述摩擦层(4)运动，所述摩擦层(4)约束在所述绝缘支撑体(3)的内侧，与金属电极(5)接触。
4.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的风能收集及监测装置，其特征在于，所述摆转体(1)的运动包括：随万...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜太利，朱梅贤，董方阳，陈志祥，蔡虎，邹永久，姜兴家，徐敏义，张跃文，孙培廷，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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