本發(fā)明涉及超聲波信號(hào)傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波穿金屬通信裝置。

背景技術(shù)：

金屬壁通信如船體、管道等由于其特殊性，使傳統(tǒng)的通信方法難以實(shí)現(xiàn)。在無線通信領(lǐng)域，射頻通信由于集膚效應(yīng)而難以穿過金屬傳輸。采用電感耦合方式時(shí)，渦流損耗和磁滯損耗會(huì)影響信號(hào)的傳遞效率。所以普遍采用超聲波通信的方式。

公開號(hào)為CN 103944646 A的中國(guó)專利《一種超聲波穿金屬通信裝置》是采用傳統(tǒng)的壓電傳感器制造的超聲換能器，它的缺點(diǎn)是必須依賴于耦合劑和良好的表面處理，而且不能用于高溫高壓高速等環(huán)境，當(dāng)金屬表面受到腐蝕或者油漆等造成表面不光滑時(shí)不能達(dá)到理想的傳輸效果。所以應(yīng)用非常有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為一種電磁超聲通信裝置及方法，它采用尺寸相同的兩圓柱形永磁體，分別置于金屬壁兩側(cè)，確保兩圓柱形永磁體的軸相互對(duì)準(zhǔn)，垂直于金屬壁表面；采用直徑與永磁體相近的密集纏繞單層平面螺旋餅形漆包線線圈作為超聲波的激發(fā)線圈和感應(yīng)線圈，激發(fā)線圈置于發(fā)送信號(hào)一側(cè)的金屬壁與永磁體之間,感應(yīng)線圈置于接收信號(hào)一側(cè)的金屬壁與另一永磁體之間；永磁體與線圈、線圈與金屬壁之間間隙不超過1mm；超聲波激發(fā)線圈連接發(fā)射信號(hào)處理單元，超聲波感應(yīng)線圈連接接收信號(hào)處理單元。

所述發(fā)射信號(hào)處理單元，包括H橋功率放大電路，驅(qū)動(dòng)電路，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路；H橋功率放大電路一端連接超聲波激發(fā)線圈，H橋功率放大電路的另一端連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路的一端連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路。

所述接收信號(hào)處理單元包括儀表放大器，帶通濾波器，A/D轉(zhuǎn)換電路，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路，儀表放大器一端與超聲波接收線圈連接，儀表放大器另一端與帶通濾波器連接，帶通濾波器另一端與A/D轉(zhuǎn)換電路連接，A/D轉(zhuǎn)換電路另一端與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路連接。

通過FPGA對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行相移鍵控調(diào)制轉(zhuǎn)變?yōu)榇l(fā)送信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大后通過超聲波激發(fā)線圈與超聲波感應(yīng)線圈穿過金屬壁，再經(jīng)放大濾波后傳輸至FPGA，F(xiàn)PGA對(duì)信號(hào)解調(diào)完成傳輸過程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中發(fā)射信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中接收信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1所示采用尺寸相同的兩圓柱形永磁體，分別置于金屬壁兩側(cè)，確保兩圓柱形永磁體的軸相互對(duì)準(zhǔn)，垂直于金屬壁表面；采用直徑與永磁體相近的密集纏繞單層平面螺旋餅形漆包線線圈作為超聲波的激發(fā)線圈和感應(yīng)線圈，激發(fā)線圈置于發(fā)送信號(hào)一側(cè)的金屬壁與永磁體之間,感應(yīng)線圈置于接收信號(hào)一側(cè)的金屬壁與另一永磁體之間；永磁體與線圈、線圈與金屬壁之間間隙不超過1mm；超聲波激發(fā)線圈連接發(fā)射信號(hào)處理單元，超聲波感應(yīng)線圈連接接收信號(hào)處理單元；圖1中標(biāo)號(hào)1、2、3、4分別代表發(fā)射信號(hào)處理單元、圓柱形永磁體、漆包線線圈、接收信號(hào)處理單元。

結(jié)合圖2所示發(fā)射信號(hào)處理單元，包括H橋功率放大電路，驅(qū)動(dòng)電路，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路；H橋功率放大電路一端連接超聲波激發(fā)線圈，H橋功率放大電路的另一端連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路的一端連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路；圖2中標(biāo)號(hào)6、7、8、3分別代表現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路、驅(qū)動(dòng)電路、H橋功率放大電路、超聲波激發(fā)線圈。

結(jié)合圖3所示接收信號(hào)處理單元包括儀表放大器，帶通濾波器，A/D轉(zhuǎn)換電路，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路，儀表放大器一端與超聲波接收線圈連接，儀表放大器另一端與帶通濾波器連接，帶通濾波器另一端與A/D轉(zhuǎn)換電路連接，A/D轉(zhuǎn)換電路另一端與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路連接；圖3中標(biāo)號(hào)4、9、10、11分別代表超聲波接收線圈、儀表放大器、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理電路。

通過FPGA對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行相移鍵控調(diào)制轉(zhuǎn)變?yōu)榇l(fā)送信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大后通過超聲波激發(fā)線圈與超聲波感應(yīng)線圈穿過金屬壁，再經(jīng)放大濾波后傳輸至FPGA，F(xiàn)PGA對(duì)信號(hào)解調(diào)完成傳輸過程。