一種淺海水下通信裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種淺海水下通信裝置，屬于水下通訊技術領域。
【背景技術】
[0002]水下通訊技術是制約水下探測、水下通訊網絡系統發展的瓶頸。作為電介質的水，使得電磁波信號在水下因“屏蔽效應”和“渦流損耗”而快速衰減，電磁波因在海水中的傳播受到限制而無法用于數據通訊。由于光的聚焦、反射及水體渾濁等問題，激光通訊技術也無法應用于水下通訊。目前，基于聲信號的水下通訊技術是水下通訊的主流技術。聲信號能在水中傳播幾十甚至幾百公里的距離，是水下通訊最有效的信息載體。
[0003]水下傳感器、水下探測器，供電系統多采用電池供電。水下傳感器、探測器的測量數據通常需通過水面浮標系統(或自動升降浮標系統)與艦船、衛星實現數據傳輸。水下傳感器、探測器與浮標系統的數據通訊目前普遍采用的方式有兩種:有線通訊電纜數據通訊方式；基于水聲MODEM數據通訊方式。隨錨定鋼絲繩布放的有線通訊電纜，隨海洋潮汐、洋流而扭動，通常會在3-6個月內損壞；而基于水聲MODEM通訊的水下測量、探測系統，因水聲MODEM通訊發射、接受的功率大而快速消耗電池，難以持久運行。因此對于具有錨具錨定的水下傳感器/探測器與水面浮標數據通訊領域，迫切需要一款堅實耐用且功耗低下的數據通訊方式與產品。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術中存在的不足，本發明目的是提供一種淺海水下通信裝置。該通信裝置能夠在低功耗、不易損壞的前提下，完成淺海水下傳感器/探測器與浮標系統之間的通?目O
[0005]為了實現上述發明目的，解決現有技術中所存在的問題，本發明采取的技術方案是:一種淺海水下通信裝置，包括浮標、萬向節、第一、二信號耦合器、卡子、鋼絲繩、單芯鋼絲、第一、二海底線纜、水下傳感器/探測器及海底錨，所述鋼絲繩一端通過萬向節與浮標固定連接、另一端與海底錨固定連接，所述浮標通過第一海底線纜與第一信號耦合器連接，所述第二信號耦合器通過第二海底線纜與水下傳感器/探測器連接，所述第一、二信號耦合器之間通過單芯鋼絲連接，所述鋼絲繩與單芯鋼絲之間通過卡子柔性綁縛，所述浮標上安裝有通信收發天線。
[0006]所述第一、二信號耦合器結構相同，包括內螺紋接口、壓電陶瓷片、超聲波收發電路板及信號處理電路板，內部灌滿硅膠，其中:所述內螺紋接口通過固定螺母與作為通信介質的單芯鋼絲連接、單芯鋼絲端部加工成外螺紋接口，接頭刨面做拋光處理，在所述單芯鋼絲與壓電陶瓷片之間設置有聲阻抗匹配層，用于減少能量的損耗，所述壓電陶瓷片通過壓電陶瓷片引線與超聲波收發電路板連接，所述超聲波收發電路板通過兩板連接接口與信號處理電路板連接，所述信號處理電路板通過外部引線分別與第一、二海底線纜相連接。
[0007]所述超聲波收發電路板包括超聲波發射電路模塊、聲阻抗匹配模塊及超聲波接收電路模塊，其中:所述超聲波發射電路模塊、聲阻抗匹配模塊及超聲波接收電路模塊依次相連接。
[0008]所述信號處理電路板包括TMS32C6747最小系統模塊、通信接口模塊及AD采集模塊，其中:所述TMS32C6747最小系統模塊分別與超聲波發射電路模塊、通信接口模塊及AD采集模塊相連接，所述AD采集模塊與超聲波接收電路模塊相連接。
[0009]本發明有益效果是:一種淺海水下通信裝置，包括浮標、萬向節、第一、二信號耦合器、卡子、鋼絲繩、單芯鋼絲、第一、二海底線纜、水下傳感器/探測器及海底錨，所述鋼絲繩一端通過萬向節與浮標固定連接、另一端與海底錨固定連接，所述浮標通過第一海底線纜與第一信號耦合器連接，所述第二信號耦合器通過第二海底線纜與水下傳感器/探測器連接，所述第一、二信號耦合器之間通過單芯鋼絲連接，所述鋼絲繩與單芯鋼絲之間通過卡子柔性綁縛，所述浮標上安裝有通信收發天線。與已有技術相比，本發明以較低功耗的代價實現水下裝置和水面通訊轉發系統的數據通訊(波特率可達:4800比特/s)，單芯不銹鋼絲通訊介質的選擇與安裝模式可保障較長的使用壽命，可作為科研、軍事、民用領域的淺海水下傳感器/探測器與浮標通訊系統使用。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明整體結構示意圖。
[0011]圖2是本發明中的通過單芯鋼絲連接的第一、二信號耦合器結構示意圖。
[0012]圖3是本發明中的超聲波收發電路板及信號處理電路板的結構框圖。
[0013]圖中:1、浮標，2、海面，3、萬向節，4、第一信號耦合器，4A、內螺紋接口，4B、聲阻抗匹配層，4C、壓電陶瓷片，4D、壓電陶瓷片引線，4E、超聲波收發電路板，4F、兩板連接接口，4G、信號處理電路板，4H、外部引線，4a、第二信號耦合器，5、卡子，6、鋼絲繩，7、單芯鋼絲，8、第一海底線纜，8a、第二海底線纜，9、水下傳感器/探測器，10、海底，11、海底錨，12、通信收發天線。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0015]如圖1所示，一種淺海水下通信裝置，包括浮標1、萬向節3、第一、二信號耦合器4、4a、卡子5、鋼絲繩6、單芯鋼絲7、第一、二海底線纜8、8a、水下傳感器/探測器9及海底錨11，所述鋼絲繩6 —端通過萬向節3與浮標I固定連接、另一端與海底錨11固定連接，所述浮標I通過第一海底線纜8與第一信號耦合器4連接，所述第二信號耦合器4a通過第二海底線纜8a與水下傳感器/探測器9連接，所述第一、二信號耦合器4、4a之間通過單芯鋼絲7連接，所述鋼絲繩6與單芯鋼絲7之間通過卡子5柔性綁縛，所述浮標I上安裝有通信收發天線12。
[0016]如圖2所不，所述第一、二信號親合器4、4a結構相同，包括內螺紋接口 4A、壓電陶瓷片4C、超聲波收發電路板4E及信號處理電路板4G，內部灌滿硅膠，其中:所述內螺紋接口4A通過固定螺母與作為通信介質的單芯鋼絲7連接、單芯鋼絲7端部加工成外螺紋接口，接頭刨面做拋光處理，在所述單芯鋼絲7與壓電陶瓷片4C之間設置有聲阻抗匹配層4B，用于減少能量的損耗，所述壓電陶瓷片4C通過壓電陶瓷片引線4D與超聲波收發電路板4E連接，所述超聲波收發電路板4E通過兩板連接接口 4F與信號處理電路板4G連接，所述信號處理電路板4G通過外部引線4H分別與第一、二海底線纜8、8a相連接。
[0017]如圖3所示，所述超聲波收發電路板包括超聲波發射電路模塊、聲阻抗匹配模塊及超聲波接收電路模塊，其中:所述超聲波發射電路模塊、聲阻抗匹配模塊及超聲波接收電路模塊依次相連接。所述信號處理電路板包括TMS32C6747最小系統模塊、通信接口模塊及AD采集模塊，其中:所述TMS32C6747最小系統模塊分別與超聲波發射電路模塊、通信接口模塊及AD采集模塊相連接，所述AD采集模塊與超聲波接收電路模塊相連接。具體工作過程如下:本通信裝置采用半雙工通訊(“主站”為海面浮標，“從站”為水下傳感器/探測器)。當“主站”有數據通訊需求時，首先通過第一海底線纜將通訊命令傳輸至與“主站”相鄰的第一信號耦合器中，該信號耦合器將電信號轉化為振動信號并通過單芯鋼絲將振動信號傳送至與“從站”相鄰的第二信號耦合器中。第二信號耦合器將振動信號轉化為電信號并通過第二海底線纜傳送給“從站”，“從站”解析完成后按“主站”的要求將數據通過第二海底線纜傳送給第二信號耦合器，第二信號耦合器將該信號轉化為振動信號通過單芯鋼絲傳送至第一信號耦合器，第一信號耦合器將該振動信號轉化為電信號并通過第一海底線纜傳送給“主站”。
【主權項】
1.一種淺海水下通信裝置，包括浮標、萬向節、第一、二信號耦合器、卡子、鋼絲繩、單芯鋼絲、第一、二海底線纜、水下傳感器/探測器及海底錨，其特征在于:所述鋼絲繩一端通過萬向節與浮標固定連接、另一端與海底錨固定連接，所述浮標通過第一海底線纜與第一信號耦合器連接，所述第二信號耦合器通過第二海底線纜與水下傳感器/探測器連接，所述第一、二信號耦合器之間通過單芯鋼絲連接，所述鋼絲繩與單芯鋼絲之間通過卡子柔性綁縛，所述浮標上安裝有通信收發天線。2.根據權利要求1所述一種淺海水下通信裝置，其特征在于:所述第一、二信號耦合器結構相同，包括內螺紋接口、壓電陶瓷片、超聲波收發電路板及信號處理電路板，內部灌滿硅膠，其中:所述內螺紋接口通過固定螺母與作為通信介質的單芯鋼絲連接、單芯鋼絲端部加工成外螺紋接口，接頭刨面做拋光處理，在所述單芯鋼絲與壓電陶瓷片之間設置有聲阻抗匹配層，用于減少能量的損耗，所述壓電陶瓷片通過壓電陶瓷片引線與超聲波收發電路板連接，所述超聲波收發電路板通過兩板連接接口與信號處理電路板連接，所述信號處理電路板通過外部引線分別與第一、二海底線纜相連接。3.根據權利要求2所述一種淺海水下通信裝置，其特征在于:所述超聲波收發電路板包括超聲波發射電路模塊、聲阻抗匹配模塊及超聲波接收電路模塊，其中:所述超聲波發射電路模塊、聲阻抗匹配模塊及超聲波接收電路模塊依次相連接。4.根據權利要求2所述一種淺海水下通信裝置，其特征在于:所述信號處理電路板包括TMS32C6747最小系統模塊、通信接口模塊及AD采集模塊，其中:所述TMS32C6747最小系統模塊分別與超聲波發射電路模塊、通信接口模塊及AD采集模塊相連接，所述AD采集模塊與超聲波接收電路模塊相連接。
【專利摘要】本發明涉及水下通訊技術領域，一種淺海水下通信裝置，包括浮標、萬向節、第一、二信號耦合器、卡子、鋼絲繩、單芯鋼絲、第一、二海底線纜、水下傳感器/探測器及海底錨，所述鋼絲繩一端通過萬向節與浮標固定連接、另一端與海底錨固定連接，所述浮標通過第一海底線纜與第一信號耦合器連接，所述第二信號耦合器通過第二海底線纜與水下傳感器/探測器連接，所述第一、二信號耦合器之間通過單芯鋼絲連接，所述鋼絲繩與單芯鋼絲之間通過卡子柔性綁縛，所述浮標上安裝有通信收發天線。本發明以較低功耗的代價實現水下裝置和水面通訊轉發系統的數據通訊(波特率可達：4800比特/s)，單芯不銹鋼絲通訊介質的選擇與安裝模式可保障較長的使用壽命，可作為科研、軍事、民用領域的淺海水下傳感器/探測器與浮標通訊系統使用。
【IPC分類】G08C23/02, H04B11/00
【公開號】CN104881991
【申請號】CN201510165553
【發明人】王孝良, 占龍飛, 王東奇
【申請人】大連理工大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月7日