能作用于声能转换器时，就可以发电。
（2）锆钛酸铅陶瓷的利用 ［6］。 锆钛酸铅陶瓷也是 一种可
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ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
研究与探讨
以用于声电转换的材料。根据这一原理设计制造了鼓膜式声
波接收器， 将接收器与能够增大声能集聚能量的共鸣器连
接， 当来自共鸣器的声能作用于声能转换器时就可以发电。
出面积为 S 的压电
陶瓷片所转换的电
能。 转换电能的大小
除与入射噪声的大
小和方向有关外，主
要决定于换能材料
的面积 S，接受灵敏
度和振幅特征。 根据噪声和电
图 1 声电试验装置
能的特性，可以从多
方面进行研究。
（1）人 造 铌 酸 锂
Hale Waihona Puke 的利用。 经过研究一 些科学家发现人造
图 2 噪声波形图
铌酸锂具有在高频
抵消，因而显不出压电性。 如果将此类陶瓷（如钛酸钡 BaTiO3 等构成的陶瓷）片的两个面上装上电极，通上强的直流电后，
无数小晶粒在电场的作用下比较规整的排列起来，从而使陶
瓷具有压电性，成为压电陶瓷。 某些电介质晶体在压力的作
用下发生极化而在两端表面间出现电势差的现象。该装置利
用这一特点，将多组压电陶瓷片并联发电，然后再经过升压、 整流、稳压，储存到蓄电池内。 又可以实现能量的转化。
的压力。 如果在其后接入活塞做功，就可实现能量的转化，由
于气体压力的改变，推动活塞做功，连接微型发电机就可以
实现声能发电的一种转变。 对于噪声而言，亦可用此方法。
（6）压电陶瓷。 噪音能放电装置具有压电效应的陶瓷称
为压电陶瓷。 具有压电效应的晶体虽然很多，但制成陶瓷后，
由于其中细小晶体的紊乱取向，使得各晶粒的压电效应互相
研究与探讨
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噪声发电研究的展望
荀 华 1 宋长忠 1 韩建春 2 （1 内蒙古工业大学 内蒙古呼和浩特 010080 2 内蒙古电力科学研究院 内蒙古呼和浩特 010020）
摘要 噪声能也是一种重要的能量，如果既能有效地利用这种能源又可以治理噪声，将是一项两全其美的办法。 基于噪声 发电多年来的研究成果，对噪声发电的实现性提出了几种有效方法，为噪声发电的新局面进行了一定的展望。
关键词 能量 噪声 电能
中 图 分 类 号 ：K135.8
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1672-9064(2010)01－0007－02
噪声污染是 4 大环境污染之一， 在发达国家空气污染、 水污染有了很大的改善而噪声污染改善不大的情况下，噪声 污染将成为 21 世纪环境污染控制的主要问题。 世界卫生组 织（WHO）认为噪 声不同程度地影响人 的 精 神 状 态 、影 响 人 们的生活质量。 如工业生产噪声，因其很高的声级危害工人 健康，而环境噪声干扰人们的工作、学习、日常生活、休息和 睡眠，影响人的精神状态，所以要对噪声加以治理和利用。
变的电压信号，实现了声—电换能作用。 在两极端引出导线，
把电流导入蓄电池就可以实现能量的转换与储存。
（4）噪声收集转化。 在噪声声源附近，用环形天线组成回
路系统， 用一个环形回路把噪声通过麦克风转变成电能.在
电流进入电容器之后，就可以使用电流了，如果把电能储藏
在蓄电池中，就可以进行再利用了 ［4］。 伊朗的一位 研究者就
噪声是一种声能，噪声污染也是一种能量的污染，当噪 声的声音强度达到一定能量值时就可以被利用。如噪声达到 160dB 的 喷 气 式 飞 机 ， 其 声 功 率 达 到 10000W； 噪 声 达 到 140dB 的大型鼓风机 ，其声功 率为 100W，汽车、音响等声源 产生的噪声能量也很大，所以这些能量具有加以吸收利用的 可能性。如果能把这种低品位的能量转换为高品位的能量这
2 噪声发电的发展
近年来对于应用噪声进行发电的研究也在不断的进行 过程中，一方面随着工农业生产的发展，世界面临着能源危 机威胁，而另一方面噪声污染对人类的危害也越来越引起人 们的重视，能够将噪声转化为电能将是一项一举两得且非常 有意义的事情。 我国关于这方面的研究虽然起步晚，但也取 得了一定成果，例如我国科学院理化技术研究所罗二仓等人 成功研制出百瓦级的行波热声发电机样机［3］。 这是一种声能 发电的设备。 伊朗研究者［4］发明声波发电技术。 美国犹他大 学的科学家发明了一种可以将热能变成声波，进而变成可用 电能的一种微型热声发电机。
学 报 ，2008 ，29 （4 ） 4 松德岭， 赵丽， 杜艳红. 噪声能量转换利用的可行性. 新能源，
1997，17（12） 5 李倇倪，张静，王昽玉，等.噪声发电.生态经济，2004（2）
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以上这几种方法都具有其可行性， 并且都是在现有材 料、设备的基础上加以改进而实现的。 当然还有很多声能利 用的设备和方法，同样我们只要将能量是可以相互转化的思 想付诸实践，就会有很多很多的实现途径。 在实现能量的转 化同时，一定要注意经济性，使其有更现实的意义。
3 实用性
随着科技的进步，某些电器的耗电量迅速下降，如发出 同样亮度的光，发光二极管的能耗仅为白炽灯的 1/10。 今后， 这种能耗还可能减少，使噪声发电的想法实现的可能性大大 增加。 交通噪声，由于其频率的不稳定性，我们可以用一些变 频措施，把这些声能变为电能，用于最基本的晚间路面照明， 即路灯设施。转换器可以做成路障的形式，放在公路两旁。对 于工业噪声，有些是稳定频率的噪声，这时我们可以把接收 器做成各种需要的形状，实现能量的节约和转换。
用此技术发明了声波发电，并制成了可调噪音发电系统。
（5）利用微弱的声波振动 制冷 ［2］。 这种制冷的试 验设备
简单， 在直径<1m 的圆筒里放置具有传热作用的玻璃纤维，
筒内充满了氦气或其他气体。 筒的一端密封，另一端用有弹
性的膜隔密闭，隔膜上的一根导线于磁铁式音圈连接形成一
个微传声器，声波作用于隔膜，引起来回振动进而改变气体
声 电 转 换 实 验 如 ［5］ 图 1，将 一 面 积 为 S，经 过 极 化 的 压 电
陶瓷片，从其极化的两面各引出一条导线，与电流表串联后
接到示波器上， 然后在压电陶瓷片的极化方向上施以声压，
此时电流表有指示， 示波器荧光屏上有噪声波形显示 （图
2）。 利用电流表指示数值及荧屏上波形的电压幅变，可计算
用外壳， 鼓膜式声波
接受器， 共振器和声
电交换器组成的蜂窝
格单元的声电板加上
蓄电装置就可以把声
能转换为电能了，这
种设备可以用作家庭
噪声发电的小台灯或
图 3 噪声发电台灯示意图
夜灯， 电视背景墙的 微弱照明等（图 3）。
（3） 对 电 容 话 筒
原理的使用。 同电容
话筒原理相似， 设备
主要由一个很薄的金
（7）在 Barrisol Microsorber 隔音 布 上 加 以 改 进 。 Barrisol Microsorber 隔音布是一种通过 专门的共振来吸收 声 音 的 材 料，也成为微孔吸音材料，它也是 M1 级的不可燃材料。 由于 禁闭在吸音材料和后臂之间的空气形成共振，空气在微孔里 高密度的摩擦得加强，由此而导致吸音材料所具有不同寻常 的声学特性。 隔音布的厚度为 0.18cm，每 m2 上带有 25000 个 微孔，而微孔的总面积在隔音布总面积上不到 0.8%。 材料上 微型的小孔能够就将声能变为热能，如果我们再在这会材料 中加入温变材料就可以把热能转变为电能。例如我们可以在 材料中加入美国最新研制的 GMZ 材料实现热电转换。
高温下将声能转化为电能的特殊功能，当声波遇到这类材料
屏障时，声能会转化为电能。 但这种材料的使用受到一定限
制，他的工作条件是高频高温。 那么对于那些高频高温物体
发出的噪声可以用这种材料进行能量转换。英国的科学家就
是根据这一原理设计制造了鼓膜式声波接收器，将接收器于
能够增大声能，聚集能量的共鸣器连接，当来自共鸣器的声
作 者 简 介 ： 荀 华 （1976～）， 女 ， 内 蒙 古 工 业 大 学 硕 士 研 究 生 。
将是一项有益的研究。多年以来我们对噪声的的控制通常采
用吸声，隔声材料在声传播途径上采取密封，阻挡等消声措
施。 如果改用声电转换材料，则可以将噪声能量收集起来转
换成电能加以利用。 经过实验证明这是可行的。
1 噪声利用的发展
以前的噪声研究多是噪声的控制和吸声降噪方面。近年 来，世界各国对噪声的利用有了一定的研究。 例如：噪声除尘［1］、 噪声克敌、噪声催眠、噪声除草、噪声诊病、噪声测温、噪声制 冷等。 我国对于声能的研究也获得了令人注目的成就，并且 在生活中声能已有很多应用，如利用超声波加工、清洗焊接、 除尘降尘、热声制冷技术［2］等，但在噪声利用方面，还处 于研 究试验阶段。
4 结论
噪声能量的转换利用，不仅有完整的理论基础，而且具 有不断发展的新型换能材料做为物质基础，因此噪声的转换 利用具有一定的可行性。 随着工业和交通业的发展，新的噪 声污染源不断出现，迫使科技工作者一方面想方设法从声源 上根治噪声，另一方面必须从声传播途径上控制噪声，如果 将控制噪声的措施和回收噪声能的措施结合起来，不仅在噪 声治理上是一大突破，而且对人类社会日益匮乏的能源将是 一个补充。 这项技术的应用 ，还未被更多的人认识 ，技术的某 些方面还不够完善，还存在成本和效益的问题等，有待科技 人员去发现和解决，使这项技术更加完善。 目前已有一些国 家在噪声利用研究上取得一定成果，有望迎来噪声发电的新 局面。 参考文献 1 白晓请，张江徽.声能环保应用的最新研究进展.节能，2001（8） 2 袁鹏，寿卫东.热声制冷效应的实验研究.同济大学学报，1995，23（6） 3 吴张华，罗二仓，戴巍.热声发电之直线发电机的理论研究.太阳能