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申请/专利权人：太原理工大学;山西潞安环保能源开发股份有限公司漳村煤矿

摘要：本发明涉及一种面向掘进机的自俘能压电装置及其使用方法，属于井下监测设备技术领域。一种面向掘进机的自俘能压电装置配置于无线传感网络节点中，包括基座、压电振动能量采集器和压电振动信息感知器。通过设置基座、压电振动能量采集器和压电振动信息感知器，当掘进机振动时，压电振动能量采集器利用掘进机的振动产生电荷，使其所在的无线传感网络节点利用产生的电荷实现自俘能供电；同时，压电振动信息感知器也利用掘进机的振动产生电荷，使其所在的无线传感网络节点根据所述电荷的大小感知掘进机当前的振动情况；因此，通过本发明提供的自俘能压电装置，既能够为所在的无线传感网络节点供电，又能够感知掘进机的振动情况。

主权项：1.一种面向掘进机的自俘能压电装置，其特征在于，所述一种面向掘进机的自俘能压电装置配置于无线传感网络节点中，包括：基座（1）、压电振动能量采集器（2）和压电振动信息感知器（3），所述压电振动能量采集器（2）的一端连接在所述基座（1）的一侧，所述压电振动信息感知器（3）的一端连接在所述基座（1）的另一侧，所述基座（1）的底部连接在掘进机上；所述基座（1）用于将所述压电振动能量采集器（2）和压电振动信息感知器（3）支撑在所述掘进机上；所述压电振动能量采集器（2）用于利用掘进机的振动产生电荷，使其所在的无线传感网络节点利用所述电荷实现自俘能供电；所述压电振动信息感知器（3）用于利用掘进机的振动产生电荷，使其所在的无线传感网络节点根据所述电荷的大小感知掘进机当前的振动情况；所述压电振动信息感知器（3）包括第二感应基板（31）、第二压电双晶片（32）、两个第二磁铁块（33）、质量块（34）、第二悬臂梁（35）和两个限位块（36），所述第二感应基板（31）为U型感应基板，所述第二感应基板（31）的开口端端部与所述基座（1）的另一侧连接，所述第二悬臂梁（35）的一端固定在所述基座（1）的另一侧，并位于所述第二感应基板（31）的开口端端部之间，所述第二压电双晶片（32）固定在所述第二悬臂梁（35）的一端上表面，第一个所述第二磁铁块（33）固定在所述第二悬臂梁（35）的另一端上表面，第二个所述第二磁铁块（33）固定在所述第二感应基板（31）未开口端的上表面，所述质量块（34）固定在所述第二感应基板（31）未开口端的下表面；第一个所述第二磁铁块（33）与第二个所述第二磁铁块（33）的磁极互相排斥；所述无线传感网络节点包括三个自俘能压电装置、压电接口电路、能量收集与存储模块、三个电压检测芯片、微控制器和无线模块，三个自俘能压电装置中的第一压电双晶片（22）均通过导线与压电接口电路连接，压电接口电路与能量收集与存储模块连接，能量收集与存储模块与微控制器、无线模块均连接，压电接口电路用于将三个第一压电双晶片（22）产生的电荷传递至能量收集与存储模块中，能量收集与存储模块用于存储电荷并为微控制器和无线模块供电；三个自俘能压电装置中的第二压电双晶片（32）分别通过导线与三个电压检测芯片连接，三个电压检测芯片与微控制器连接，微控制器与无线模块连接，无线模块与外部控制器连接，三个电压检测芯片用于将三个第二压电双晶片（32）产生的电荷分别转换成微控制器可识别的第一电压、第二电压和第三电压，微控制器判断接收的电压数量后获得掘进机运动的振动信号，并将振动信号通过无线模块发送至外部控制器，由外部控制器根据判断结果控制掘进机的后续运行策略；三个自俘能压电装置均沿着掘进机的截割方向互相平行的布置在掘进机截割臂上，第一个自俘能压电装置配置有两个限位块（36），两个所述限位块（36）分别悬空置于第二个所述第二磁铁块（33）的上方和所述质量块（34）的下方，两个限位块（36）用于对第二感应基板（31）的振动幅度进行限位，第二个自俘能压电装置未配置限位块（36）但增加了第二感应基板（31）厚度，第三个自俘能压电装置未配置限位块（36）、增加了第二感应基板（31）厚度以及增加了质量块（34）质量。

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