基于摩擦发电机的位移传感器

摘要

本发明公开了一种基于摩擦发电机的位移传感器，包括：屏蔽壳体，其内部限定出上下敞开的腔室；下盖板，其位于屏蔽壳体的下端；挤压块，其发生第一变形后设置在下盖板的上表面；承压板，其上表面的中心具有竖直设置的承压轴，承压板位于挤压块的上表面；摩擦发电组件，其由发电部、第一绝缘件和第二绝缘件组成，发电部由第一摩擦发电部和第二摩擦发电部组成，第一摩擦发电部和第二摩擦发电部受挤压块第一变形产生的弹力挤压接触，使得相对的两个表面之间形成摩擦界面；上盖板，其位于屏蔽壳体的上端，承压轴受到外力时，承压板沿受力方向移动挤压挤压块发生第二变形，使第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相互接触的表面在分离时产生电荷。

权利要求

1.一种基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，包括：

屏蔽壳体，所述屏蔽壳体内部限定出上下敞开的腔室；

下盖板，所述下盖板位于所述屏蔽壳体的下端且适于封闭所述腔室的下端开口；

挤压块，所述挤压块发生第一变形后设置在所述腔室内且位于所述下盖板的上表面；

承压板，所述承压板上表面的中心具有竖直设置的承压轴，所述承压板可移动地设置在所述腔室内且位于所述挤压块的上表面；

摩擦发电组件，所述摩擦发电组件由发电部以及分别位于所述发电部上表面和下表面的第一绝缘件和第二绝缘件组成，所述摩擦发电组件位于所述腔室内且套设在所述承压轴上，所述发电部由第一摩擦发电部和第二摩擦发电部组成，所述第一摩擦发电部和第二摩擦发电部受所述挤压块发生所述第一变形后产生的弹力而挤压接触，使得所述第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相对的两个表面之间形成摩擦界面；以及上盖板，所述上盖板位于所述屏蔽壳体的上端且套设在所述承压轴上，适于封闭所述腔室的上端开口，所述承压轴上受到外力时，所述承压板沿受力方向移动挤压所述挤压块发生第二变形，进而使所述第一摩擦发电部和所述第二摩擦发电部相互接触的表面在分离时产生电荷，所述第一摩擦发电部通过第一绝缘件固定连接在所述上盖板的下表面，所述第二摩擦发电部通过第二绝缘件固定连接在所述承压板的上表面。

2.根据权利要求1所述的基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，所述第一绝缘件包括从上至下层叠的第一绝缘层和第一绝缘垫圈，所述第二绝缘件包括从上至下层叠的第二绝缘垫圈和第二绝缘层。

3.根据权利要求1所述的基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，所述屏蔽壳体、下盖板及上盖板由金属或含有金属和非金属的复合材料组成。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，所述第一摩擦发电部由第一电极组成，所述第二摩擦发电部由第一摩擦件组成。

5.根据权利要求4所述的基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，所述第二摩擦发电部进一步包括第二电极，所述第二电极设置在所述第一摩擦件的下表面。

6.根据权利要求4所述的基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，所述第一摩擦发电部进一步包括第二摩擦件，所述第二摩擦件设置在所述第一电极的下表面。

7.根据权利要求4所述的基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，所述第一摩擦发电部进一步包括第二摩擦件，所述第二摩擦发电部进一步包括第二电极，所述第二摩擦件设置在所述第一电极的下表面，所述第二电极设置在所述第一摩擦件的下表面。

8.根据权利要求4所述的基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，所述第一电极及所述屏蔽壳体为所述基于摩擦发电机的位移传感器的信号输出端。

9.根据权利要求6所述的基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，所述第一电极及所述屏蔽壳体为所述基于摩擦发电机的位移传感器的信号输出端。

10.根据权利要求5或7所述的基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极为所述基于摩擦发电机的位移传感器的信号输出端。

说明书

基于摩擦发电机的位移传感器

技术领域

[0001] 本发明属于发电机技术领域，具体而言，本发明涉及一种基于摩擦发电机的位移传感器。

背景技术

[0002] 位移传感器又称为线性传感器，是把位移转换为电量的传感器，包括电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。在这种转换过程中
有许多物理量(例如压力、流量、加速度等)常常需要先变换为位移，然后再将位移变换成电
量。因此位移传感器是一类重要的基本传感器。

[0003] 但是，上述提及的各种位移传感器无疑全部需要电能供应，不能够主动的发送电量信号给处理芯片，一方面在一定程度上限制了传感器的使用环境及范围，另一方面增加
了能源的消耗，是一种不环保的器件。

[0004] 因此目前急需一种无源且能够适应各种使用环境的位移传感器。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于摩擦发电机的位移传感器，该基于摩擦发电机的位移传感器可
以用于位移、速度、加速度以及力学的检测，并且不需要额外提供能源。

[0006] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种基于摩擦发电机的位移传感器，包括：

[0007] 屏蔽壳体，所述屏蔽壳体内部限定出上下敞开的腔室；

[0008] 下盖板，所述下盖板位于所述屏蔽壳体的下端且适于封闭所述腔室的下端开口；

[0009] 挤压块，所述挤压块发生第一变形后设置在所述腔室内且位于所述下盖板的上表面；

[0010] 承压板，所述承压板上表面的中心具有竖直设置的承压轴，所述承压板可移动地设置在所述腔室内且位于所述挤压块的上表面；

[0011] 摩擦发电组件，所述摩擦发电组件由发电部以及分别位于所述发电部上表面和下表面的第一绝缘件和第二绝缘件组成，所述摩擦发电组件位于所述腔室内且套设在所述承
压轴上，所述发电部由第一摩擦发电部和第二摩擦发电部组成，所述第一摩擦发电部和第
二摩擦发电部受所述挤压块发生所述第一变形后产生的弹力而挤压接触，使得所述第一摩
擦发电部和第二摩擦发电部相对的两个表面之间形成摩擦界面；以及

[0012] 上盖板，所述上盖板位于所述屏蔽壳体的上端且套设在所述承压轴上，适于封闭所述腔室的上端开口，

[0013] 所述承压轴上受到外力时，所述承压板沿受力方向移动挤压所述挤压块发生第二变形，进而使所述第一摩擦发电部和所述第二摩擦发电部相互接触的表面在分离时产生电
荷。

[0014] 根据本发明实施例的基于摩擦发电机的位移传感器通过采用具有形变的挤压块使得摩擦发电组件中发电部的第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相互挤压接触，而当承压
轴受到外力时，挤压块再次发生形变，并且带动承压板使第二摩擦发电部远离第一摩擦发
电部，该过程中第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相互接触的表面在分离瞬间摩擦产生电
荷，其中，正电荷集中在第一摩擦发电部，负电荷集中在第二摩擦发电部(或正电荷集中在
第二摩擦发电部、负电荷集中在第一发电部)，从而使得第一摩擦发电部和第二摩擦发电部
之间存在电势差或第一摩擦发电部和第二摩擦发电部的任何一个与零电势物体(如屏蔽壳
体)之间存在电势差，然后通过相应的测量设备(如静电电压计)可以测得输出电压。

[0015] 本发明提供的基于摩擦发电机的位移传感器的优势在于，提供了一种不需要能源且能够主动发射电学信号的传感器器件，在节约能源的同时拥有了适用范围更广的特点。

[0016] 另外，根据本发明上述实施例的基于摩擦发电机的位移传感器还可以具有如下附加的技术特征：

[0017] 在本发明的一些实施例中，所述第一摩擦发电部通过第一绝缘件固定连接在所述上盖板的下表面，所述第二摩擦发电部通过第二绝缘件固定连接在所述承压板的上表面。
由此，可以有效避免电荷的泄漏。

[0018] 在本发明的一些实施例中，所述第一绝缘件包括从上至下层叠的第一绝缘层和第一绝缘垫圈，所述第二绝缘件包括从上至下层叠的第二绝缘垫圈和第二绝缘层。由此，可以
进一步有效避免电荷的泄漏。

[0019] 在本发明的一些实施例中，所述屏蔽壳体、下盖板及上盖板由金属或含有金属和非金属的复合材料组成。由此，可以有效形成静电屏蔽空间，从而保证发电部不受外界电信
号干扰。

[0020] 在本发明的一些实施例中，所述第一摩擦发电部由第一电极组成，所述第二摩擦发电部由第一摩擦件组成。

[0021] 在本发明的一些实施例中，所述第二摩擦发电部进一步包括第二电极，所述第二电极设置在所述第一摩擦件的下表面。

[0022] 在本发明的一些实施例中，所述第一摩擦发电部进一步包括第二摩擦件，所述第二摩擦件设置在所述第一电极的下表面。

[0023] 在本发明的一些实施例中，所述第一摩擦发电部进一步包括第二摩擦件，所述第二摩擦发电部进一步包括第二电极，所述第二摩擦件设置在所述第一电极的下表面，所述
第二电极设置在所述第一摩擦件的下表面。

[0024] 在本发明的一些实施例中，所述第一电极及所述屏蔽壳体为所述基于摩擦发电机的位移传感器的信号输出端。

[0025] 在本发明的一些实施例中，所述第一电极与所述第二电极为所述基于摩擦发电机的位移传感器的信号输出端。

[0026] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0027] 图1是根据本发明一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器的结构爆炸示意图；

[0028] 图2是根据本发明一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的摩擦发电组件的结构示意图；

[0029] 图3是根据本发明一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的发电部的结构示意图；

[0030] 图4是根据本发明又一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的发电部的结构示意图；

[0031] 图5是根据本发明再一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的发电部的结构示意图；

[0032] 图6是根据本发明再一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的发电部的结构示意图；

[0033] 图7是根据本发明一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的承压板未受外力时的剖面结构示意图；

[0034] 图8是根据本发明一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的承压板受外力时的剖面结构示意图；

[0035] 图9是采用本发明一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器所得到的电压-位移图谱。

具体实施方式

[0036] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0037] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0038] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0039] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0040] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0041] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种基于摩擦发电机的位移传感器。下面参考图1-9对本发明实施例的基于摩擦发电机的位移传感器进行详细描述。根据本发明的实
施例，该基于摩擦发电机的位移传感器包括：

[0042] 屏蔽壳体100：根据本发明的实施例，屏蔽壳体100内部限定出上下敞开的腔室10。

[0043] 根据本发明的实施例，屏蔽壳体100可以由金属或含有金属和非金属的复合材料组成。具体的，当屏蔽壳体材料为金属时，金属材料可以同时起到支撑和电信号屏蔽功能；
当屏蔽壳体材料为含有金属和非金属的复合材料时，非金属材料作为屏蔽壳体的支撑结
构，金属材料包覆在非金属材料的外表层或内表层，起到电信号屏蔽作用。

[0044] 下盖板200：根据本发明的实施例，下盖板200可以位于屏蔽壳体100的下端且适于封闭腔室10的下端开口。需要说明的是，本文中的“下盖板适于封闭腔室的下端开口”可以
理解为下盖板可以完全覆盖腔室的下端开口且能够与屏蔽壳体100的下端固定连接。

[0045] 根据本发明的实施例，下盖板200的材料与屏蔽壳体100的选材相同。

[0046] 挤压块300：根据本发明的实施例，挤压块300发生第一形变后设置在腔室10内且位于下盖板200的上表面，根据本发明的具体实施例，挤压块300的下表面与下盖板200的上
表面可以通过粘接或其他机械连接方式固定连接，并且在基于摩擦发电机的位移传感器初
始状态下，挤压块300的第一形变是始终保持的。

[0047] 根据本发明的具体实施例，挤压块300可以为具有弹性形变且可恢复的弹性体，例如可以为橡胶、塑料和弹簧等，并且挤压块300的形变量与受力之间存在一一对应的函数关
系。

[0048] 承压板400：根据本发明的实施例，承压板400上表面的中心具有竖直设置的承压轴41，根据本发明的具体实施例，承压板400可移动的设置在腔室10内且位于挤压块300的
上表面，并且承压板400的移动方向限定在腔室10的深度延伸方向上。

[0049] 根据本发明的实施例，承压板400与承压轴41一体设置，其材料为具有一定刚性且能够起到支撑功能的材料。

[0050] 摩擦发电组件500：根据本发明的实施例，摩擦发电组件500由发电部51和分别位于发电部51上表面和下表面的第一绝缘件52和第二绝缘件53组成(如图2所示)。

[0051] 根据本发明的实施例，摩擦发电组件500位于腔室10内且套设在承压轴41上，具体的，摩擦发电组件500的中心位置具有通孔，承压轴41贯穿该通孔。

[0052] 根据本发明的实施例，发电部51由第一摩擦发电部54和第二摩擦发电部55组成，根据本发明的具体实施例，第二摩擦发电部55通过第二绝缘件53固定在承压板400上，第一
摩擦发电部54通过第一绝缘件52固定在上盖板600上。

[0053] 根据本发明的实施例，第一摩擦发电部54和第二摩擦发电部55受挤压块300发生第一变形后产生的弹力而挤压接触，从而使得第一摩擦发电部54和第二摩擦发电部55相对
的两个表面之间形成摩擦界面。

[0054] 上盖板600：根据本发明的实施例，上盖板600位于屏蔽壳体100的上端且套设在承压轴41上，适于封闭腔室10的上端开口。需要解释的是，本文中的“上盖板适于封闭腔室的
上端开口”可以理解为上盖板可以完全覆盖腔室的上端开口且能够与屏蔽壳体的上端固定
连接。具体的，上盖板的中心具有通孔，承压板400上的承压轴41贯穿该通孔，并且承压轴41
的上端高于上盖板600。

[0055] 根据本发明的实施例，上盖板600的材料与屏蔽壳体100的选材相同。

[0056] 根据本发明的实施例，在由上盖板600、屏蔽壳体100及下盖板200组合形成封闭空腔内，第一摩擦发电部54和第二摩擦发电部55受挤压块300发生第一变形后产生的弹力而
挤压接触。具体的，在挤压块发生形变后产生的弹力作用下，第一摩擦发电部和第二摩擦发
电部的表面挤压接触，从而保证二者具有较大的接触面积，当承压轴受力时，承压板受力移
动，通过承压板和下盖板的挤压，使挤压块发生变形并且承压板带动第二摩擦发电部远离
第一摩擦发电部，该过程中，第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相互接触的表面分离瞬间
产生电荷。

[0057] 根据本发明的实施例，第一绝缘件52包括从上至下层叠的第一绝缘层56和第一绝缘垫圈57。由此，可以有效避免第一摩擦发电部和第二摩擦发电部摩擦产生的电荷的泄漏。

[0058] 根据本本发明的实施例，第二绝缘件53包括从上至下层叠的第二绝缘垫圈58和第二绝缘层59。由此，可以进一步有效避免第一摩擦发电部和第二摩擦发电部摩擦产生的电
荷的泄漏。

[0059] 具体的，发电部根据不同需要可以采用如下组合形式：

[0060] 如图3所示，第一摩擦发电部54由第一电极541组成，第二摩擦发电部55由第一摩擦件551组成；在该种结构发电部的传感器中，第一电极541和屏蔽壳体100可以作为传感器
的信号输出端。此种结构的发电部的优点是结构简单，但存在着输出电压信号相对较弱的
问题。

[0061] 如图4所示，在图3所示结构基础上，第二摩擦发电部进一步增加了第二电极552，第二电极552设置在第一摩擦件551的下表面，即第二摩擦发电部55由层叠设置的第一摩擦
件551和第二电极552组成；在该种结构的传感器中，第一电极541和第二电极552作为传感
器的信号输出端。此种结构的发电部的优点是输出电压信号相对较大。

[0062] 如图5所示，在图3所示结构基础上，第一摩擦发电部进一步增加了第二摩擦件542，第二摩擦件542设置在第一电极541的下表面上，即第一摩擦发电部54由层叠设置的第
一电极541和第二摩擦件542组成；在该种结构的传感器中，第一电极541和屏蔽壳体100作
为传感器的信号输出端。此种结构的发电部采用摩擦件与摩擦件摩擦，优点是输出电压信
号相对较大，优选第一摩擦件和第二摩擦件选用不同的材料。

[0063] 如图6所示，在图3所示结构基础上，第二摩擦发电部进一步增加了第二电极552，第一摩擦发电部进一步增加了第二摩擦件542，其中，第二电极552设置在第一摩擦件551的
下表面，第二摩擦件542设置在第一电极541的下表面上，即第二摩擦发电部55由层叠设置
的第一摩擦件551和第二电极552组成，第一摩擦发电部54由层叠设置的第一电极541和第
二摩擦件542组成；在该种结构的传感器中，第一电极541和第二电极552作为传感器的信号
输出端。此种结构的发电部采用摩擦件与摩擦件摩擦，优点是输出电压信号相对更大，优选
第一摩擦件和第二摩擦件选用不同的材料。

[0064] 根据本发明的实施例，第一摩擦件和第二摩擦件材料分别可以为选自为聚酰亚胺、苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纤维
素、纤维素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、纤维素海绵、再生海绵、聚
氨酯弹性体、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纤维、聚甲基，甲基丙烯酸酯、
聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯柔性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、甲
醛苯酚、氯丁橡胶、丁二烯丙烯共聚物、天然橡胶、聚丙烯腈、丙烯腈氯乙烯和聚乙烯丙二酚
碳酸盐中的至少一种。

[0065] 根据本发明的实施例，第一电极和第二电极材料分别为选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨、钒、铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、
钨合金、钼合金、铌合金和钽合金中的至少一种。

[0066] 下面参考图7-8对承压板受力前和受力后基于摩擦发电机的位移传感器的工作状态进行描述。

[0067] 图7为承压板通过承压轴受力前基于摩擦发电机的位移传感器的状态，基于摩擦发电机的位移传感器包括屏蔽壳体100、用于封闭屏蔽壳体100腔室上端开口的上盖板600、
用于封闭屏蔽壳体100腔室下端开口的下盖板200，和位于腔室10中的摩擦发电组件500(包
括自上而下设置的第一绝缘件52、第一摩擦发电部54、第二摩擦发电部55和第二绝缘件53，
其中，第一摩擦发电部和第二摩擦发电部均由电极和/或摩擦件组成)、承压板400以及挤压
块300。此时，挤压块在承压板和下盖板挤压下保持第一形变并使得摩擦发电组件中的第一
摩擦发电部和第二摩擦发电部相互接触，且保证二者具有一定的接触面积。

[0068] 图8为承压板通过承压轴受到外力作用后基于摩擦发电机的位移传感器的状态，由图可知，承压轴受力时，使得挤压块在承压板和下盖板的压力下发生第二形变，同时承压
板带动第二摩擦发电部与第一摩擦发电部分离，该过程中，第一摩擦发电部和第二摩擦发
电部相互接触的表面的分离瞬间摩擦产生电荷，并且分别由第一摩擦发电部和/或第二摩
擦发电部上的电极所收集，继而在两个摩擦发电部间产生电势差，然后采用静电压计或其
他静电电压检测设备即可测得两个电极间或其中一个电极与屏蔽外壳之间的电压，即为基
于摩擦发电机的位移传感器所产生的电压，然后根据第一摩擦发电部和第二摩擦发电部间
的间距X(t)与所测得电压V的函数关系式即可得到如式1所示关于X(t)的函数关系式，

[0069] X(t)＝KV    式1

[0070] 其中，K为一固定系数。

[0071] 由此，进一步在承压轴开始受力时计时，可以对式1函数关系式关于时间t微分得到速度函数v(t)关系式，对速度函数v(t)关系式关于时间t微分得到加速度函数a(t)关系
式，然后根据挤压块的形变的函数关系式，即可得到所受外力 的函数关系式。

[0072] 具体的，以本发明的基于摩擦发电机的位移传感器为例，通过步进电机滑台控制第一摩擦发电部和第二摩擦发电部之间的距离，并采用静电压计(KEITHLEY Model 6514 
System Electromer)测定基于摩擦发电机的位移传感器产生的电压。

[0073] 实验步骤：利用步进电机滑台使紧贴的基于摩擦发电机的位移传感器中的第一摩擦发电部和第二摩擦发电部的距离每次增加0.5mm，然后再以0.5mm/次运动回来，期间利用
静电压计测得每一定点位移的电压值，得到的位移电压曲线图如图9所示。由图可知，电压
和位移呈良好的线性关系，然后根据图9即可得到电压和位移的关系式，继而根据测得电压
就可得到基于摩擦发电机的位移传感器内部第一摩擦发电部和第二摩擦发电部之间的距
离。

[0074] 根据在学术期刊《能源与环境科学》发表的论文《Theoretical study of contact-mode triboelectric nanogenerators as an effective power source》
(ENERGY&ENVIRONMENTAL SCIENCE,2013；6(12):3576)中的记载及发明人的试验(如图9)可
知，上述的输出电压与第一摩擦发电部和第二摩擦发电部之间的间距存在一一对应的线性
关系，得到相应的位移函数关系，实现了将位移变化转换为输出电压变化的过程，即位移传
感器的功能，同时通过相应的函数计算，还可以得到加速度、速度、压力等函数。

[0075] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0076] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。