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摘要：噪声污染问题随着工业化程度的提高，其危害也日益扩大，而且越来越引起公众的关注。但是，噪声控制技术还不成熟，到目前为止大多数只能达到减排要求。噪声发电的出现势必对环境改善和节能减排产生重大意义。本项目通过在有机玻璃表面安装压电薄膜构成的噪音转换装置，然后将该装置安装在高速公路旁，取代真正用的隔音屏，实验噪音污染的有效利用。不仅可以有效防治噪音，还可以将此能量转化为电能，变废为宝，为用电设备供电。
关键词：高速公路；噪音；发电装置
1.国内外研究现状
到目前为止，人们对噪声污染的使用已经进行了大量的探索和研究，而且取得了很多成果。20世纪70年代，瑞士科学家N.Rott提出了一种热声振荡理论，为声发电奠定了理论基础。最近，韩国研究人员发明了一种“声雷”噪声发生器，在有效消除噪音的同时，也可以利用这些噪声发电。中国在这方面的研究始于20世纪80年代，中国科学院院士肖家华教授建立了波浪声场等热音效应和绝热热效应的波动方程。中国科学院物理化学研究所研究员研制出行波热声发生器。但主要集中在声电转换器材料的改进和噪声发电设备的研制领域，有关噪声收聚、固有频率声电转换器等问题的研究还未成熟，关键技术尚未取得突破，导致噪声发电设备发电效率低，不能有效吸收噪声。
我国高速公路交通网络在近些年得到飞速发展，国内许多学者从路基及路面材料的物理化学角度研究消除噪音的方法，研制出多种消除噪音的混凝土，一定程度上减轻了噪音，但是未能从根本上解决噪音消除问题，通常都是被动地在道路两旁筑起高高的低声屏障，用以减少噪音对居民生活与健康的影响。
2.噪声发电的可行性分析
噪声是一种能量的污染，比如噪声达到160 dB的喷气式飞机，其声功率约为10000 W；噪声达140 dB的大型鼓风机，其声功率约为100 W，近年来在欧美等发达国家掀起了对噪声进行积极应用的研究热潮，如利用噪音进行除尘、除草、制冷、发电等应用研究，日本发明家速水浩平利用振动技术发明了发电地板。如何“变废为宝”，有效利用噪音，将其转化为可为民所用的能源具有比较重要的应用价值和社会意义。
3.噪声发电装置的设计
3.1项目简介
本项目本项目采用实验研究为主，配合理论分析的方法进行，通过理论分析获得噪音频谱的信息，采用微加工工艺制作、组装噪音发电装置单元。提出用一种新型的消音板取代正在应用低声屏障，这种新型的消音板表面采用微加工工艺在有机玻璃表面制作利用噪音发电的装置，经过逆变器逆变后可以用于城市公共事业用电，既减少噪声的污染，又可以产生电能节省能源，实现噪音的有效利用，具有重要的学术价值和应用前景。
3.2消音板的结构设计
本项目提出用一种新型的消音板取代正在应用低声屏障，这种新型的消音板如图1所示采用微加工工艺在有机玻璃表面制作鼓膜式噪音接收器、能够增大声能、集聚能量的共鸣器，共鸣器的材料采用压电薄膜，以此将噪音转化为机械运动，压电薄膜又将机械运动转变为电能。该装置结构简单，制作方便。
3.3噪音频谱分析及鼓膜式噪音接收器研制
噪声发电装置采用共鸣式声波接收器，将接收器与能够增大声能集聚量的共鸣装置连接。共鸣装置在噪声的作用下，会获得更多由振动产生的机械能，当来自共鸣装置的机械能作用于换能单元时就可以转化成为电能。压电式声电换能器为极化材料具有压电效应，能够有效吸收噪声，并将其转化为电能储存在蓄電池中，为其它用电设备提供电能。根据接收器的工作特性，我们采用聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜作为共鸣器材料，该材料具有柔性好、强度大、耐腐蚀、耐力学冲击、可任意分割等优点。在共鸣器两端蒸镀铝电极，采用键合的方式完成电极引线工艺。
3.4发电单元组装
将鼓膜式噪音接收器，共鸣器装配在有机玻璃表面，形成噪音发电单元，将发电单元进行串联连接，并将其连接到逆变器上。
（四）项目可行性分析
初步研究发现，聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜作为新型智能传感材料，该压电薄膜的压电系数高于其他材料几倍，说明PVDF压电薄膜具有其它压电材料无法比拟的特性，对机械的应力或应变影响快、频响范围宽（0.1Hz到几个GHz）[8-10]，利用PVDF压电薄膜，可以有效地将噪音共振所产生的机械振动转化成电能。单个单元发电量较小，但是将多组消音板串联起来则可以产生很大的电量，经过逆变器逆变后可以用于城市公共事业用电。
鉴于压电材料及微加工工艺已经取得很好的发展，将压电材料制作成共鸣器单元已经不是一个难事。本项目有很好的发展前途应用前景，一旦研究成功。将可以解决部分公共事业用电问题，同时有效减少高速公路噪音污染问题。所以本研究对于国家实施的节能减排战略具有积极的意义。
参考文献：
[1]赵东升.PVDF压电薄膜传感器的研制. 传感器与微系统，2007，26（3）： 51-55
[2]荀华，宋长忠，韩建春.噪声发电研究的展望[J]. 能源与环境，2010（1）：7 - 8.
[3]安娜.奇特“声雷”利用噪声发电[J].生命与灾害，2009（11）：32-33.
[4]李邓化，居伟骏，贾美娟.新型压电复合换能器及其应用[M].北京：清华大学出版社，2007.
[5]彭睿，成经纬，秦勤.利用噪声进行发电相关研究[J].环境科
技，2012（05）：22-26.
关键词：高速公路；噪音；发电装置
1.国内外研究现状
到目前为止，人们对噪声污染的使用已经进行了大量的探索和研究，而且取得了很多成果。20世纪70年代，瑞士科学家N.Rott提出了一种热声振荡理论，为声发电奠定了理论基础。最近，韩国研究人员发明了一种“声雷”噪声发生器，在有效消除噪音的同时，也可以利用这些噪声发电。中国在这方面的研究始于20世纪80年代，中国科学院院士肖家华教授建立了波浪声场等热音效应和绝热热效应的波动方程。中国科学院物理化学研究所研究员研制出行波热声发生器。但主要集中在声电转换器材料的改进和噪声发电设备的研制领域，有关噪声收聚、固有频率声电转换器等问题的研究还未成熟，关键技术尚未取得突破，导致噪声发电设备发电效率低，不能有效吸收噪声。
我国高速公路交通网络在近些年得到飞速发展，国内许多学者从路基及路面材料的物理化学角度研究消除噪音的方法，研制出多种消除噪音的混凝土，一定程度上减轻了噪音，但是未能从根本上解决噪音消除问题，通常都是被动地在道路两旁筑起高高的低声屏障，用以减少噪音对居民生活与健康的影响。
2.噪声发电的可行性分析
噪声是一种能量的污染，比如噪声达到160 dB的喷气式飞机，其声功率约为10000 W；噪声达140 dB的大型鼓风机，其声功率约为100 W，近年来在欧美等发达国家掀起了对噪声进行积极应用的研究热潮，如利用噪音进行除尘、除草、制冷、发电等应用研究，日本发明家速水浩平利用振动技术发明了发电地板。如何“变废为宝”，有效利用噪音，将其转化为可为民所用的能源具有比较重要的应用价值和社会意义。
3.噪声发电装置的设计
3.1项目简介
本项目本项目采用实验研究为主，配合理论分析的方法进行，通过理论分析获得噪音频谱的信息，采用微加工工艺制作、组装噪音发电装置单元。提出用一种新型的消音板取代正在应用低声屏障，这种新型的消音板表面采用微加工工艺在有机玻璃表面制作利用噪音发电的装置，经过逆变器逆变后可以用于城市公共事业用电，既减少噪声的污染，又可以产生电能节省能源，实现噪音的有效利用，具有重要的学术价值和应用前景。
3.2消音板的结构设计
本项目提出用一种新型的消音板取代正在应用低声屏障，这种新型的消音板如图1所示采用微加工工艺在有机玻璃表面制作鼓膜式噪音接收器、能够增大声能、集聚能量的共鸣器，共鸣器的材料采用压电薄膜，以此将噪音转化为机械运动，压电薄膜又将机械运动转变为电能。该装置结构简单，制作方便。
3.3噪音频谱分析及鼓膜式噪音接收器研制
噪声发电装置采用共鸣式声波接收器，将接收器与能够增大声能集聚量的共鸣装置连接。共鸣装置在噪声的作用下，会获得更多由振动产生的机械能，当来自共鸣装置的机械能作用于换能单元时就可以转化成为电能。压电式声电换能器为极化材料具有压电效应，能够有效吸收噪声，并将其转化为电能储存在蓄電池中，为其它用电设备提供电能。根据接收器的工作特性，我们采用聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜作为共鸣器材料，该材料具有柔性好、强度大、耐腐蚀、耐力学冲击、可任意分割等优点。在共鸣器两端蒸镀铝电极，采用键合的方式完成电极引线工艺。
3.4发电单元组装
将鼓膜式噪音接收器，共鸣器装配在有机玻璃表面，形成噪音发电单元，将发电单元进行串联连接，并将其连接到逆变器上。
（四）项目可行性分析
初步研究发现，聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜作为新型智能传感材料，该压电薄膜的压电系数高于其他材料几倍，说明PVDF压电薄膜具有其它压电材料无法比拟的特性，对机械的应力或应变影响快、频响范围宽（0.1Hz到几个GHz）[8-10]，利用PVDF压电薄膜，可以有效地将噪音共振所产生的机械振动转化成电能。单个单元发电量较小，但是将多组消音板串联起来则可以产生很大的电量，经过逆变器逆变后可以用于城市公共事业用电。
鉴于压电材料及微加工工艺已经取得很好的发展，将压电材料制作成共鸣器单元已经不是一个难事。本项目有很好的发展前途应用前景，一旦研究成功。将可以解决部分公共事业用电问题，同时有效减少高速公路噪音污染问题。所以本研究对于国家实施的节能减排战略具有积极的意义。
参考文献：
[1]赵东升.PVDF压电薄膜传感器的研制. 传感器与微系统，2007，26（3）： 51-55
[2]荀华，宋长忠，韩建春.噪声发电研究的展望[J]. 能源与环境，2010（1）：7 - 8.
[3]安娜.奇特“声雷”利用噪声发电[J].生命与灾害，2009（11）：32-33.
[4]李邓化，居伟骏，贾美娟.新型压电复合换能器及其应用[M].北京：清华大学出版社，2007.
[5]彭睿，成经纬，秦勤.利用噪声进行发电相关研究[J].环境科
技，2012（05）：22-26.