一種聲波穿透金屬介質信號傳輸裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種聲波穿透金屬介質信號傳輸裝置，包括發射組件和接收組件，所述發射組件包括驅動電路和發射換能器，所述接收組件包括接收換能器和信號處理電路，所述發射換能器和接收換能器通過耦合劑緊密貼合在金屬障礙物兩側的對應位置。本實用新型能夠有效地在電磁屏蔽嚴重環境中，在不破壞金屬壁以及其密封性的前提下，透過金屬進行信號傳輸通信；還能夠很大程度上降低電磁屏蔽環境下通信實施難度和通信成本，節約資源，提高效率。
【專利說明】
一種聲波穿透金屬介質信號傳輸裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電子設備技術領域，具體地說是一種聲波穿透金屬介質信號傳輸
目.0
【背景技術】
[0002]在工業以及日常應用中經常會需要在有金屬隔斷物或電磁屏蔽嚴重較難通信的環境中進行實時監控和通信。現有的主流通信技術，在這種環境下通信效果很不理想，甚至無法通?目。
[0003]目前穿透金屬進行通信的方法主要有感應電能傳輸和聲學能量傳輸兩種。感應電能傳輸采用電感耦合技術進行傳輸，這種方法僅適用于電場趨膚深度很小的情況。壓電聲透通信以超聲波為載體結合數字通信技術進行信號傳輸，該方案實施難度小，具有較好的通信效果。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種聲波穿透金屬介質信號傳輸裝置，采用以超聲波為載體的壓電聲透裝置結合數字信號通信技術實現了在電磁屏蔽嚴重較難通信的環境中，在不破壞金屬壁以及其密封性的前提下，透過金屬進行信號傳輸通信。
[0005]本實用新型一種聲波穿透金屬介質信號傳輸裝置，包括發射組件和接收組件，所述發射組件包括驅動電路和發射換能器，所述接收組件包括接收換能器和信號處理電路，所述發射換能器和接收換能器通過耦合劑緊密貼合在金屬障礙物兩側的對應位置。
[0006]所述驅動電路，包括FPGA數字信號處理模塊、電壓放大電路、低通濾波電路、功率放大電路和阻抗匹配電路依次連接;FPGA數字信號處理模塊的輸出引腳與電壓放大電路的一端連接，電壓放大電路的另一端與低通濾波電路的輸入端連接，低通濾波電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，功率放大電路的輸出端與阻抗匹配電路的輸入端連接，阻抗匹配電路的輸出端與發射換能器連接。
[0007]信號在FPGA數字信號處理模塊中編碼和調制過后，經過高速D/A轉換器轉換成模擬信號。信號通過電壓放大電路進行初級電壓放大，再經過貝塞爾濾波器進行濾波后，輸出激勵信號。激勵信號經功率放大器功率放大后，經阻抗匹配后驅動換能器發出。
[0008]所述信號處理電路，包括阻抗匹配電路、前置放大電路、自動增益控制電路和FPGA數字信號處理模塊;接收換能器與阻抗匹配電路的一端連接，阻抗匹配電路的另一端和前置放大電路的輸入端連接，前置放大電路的輸出端與自動增益控制電路輸入端連接，自動增益控制電路的輸出端與FPGA數字信號處理模塊的輸入引腳連接。
[0009]接收換能器將接受到聲波信號轉換成電信號，接著信號經前置放大電路進行電壓放大，然后再經一級自動增益控制放大電路處理，信號處理完成后送入A/D轉換模塊進行模數轉換，轉換后經FPGA數字信號處理模塊進行進一步處理，進行信號的同步檢測、2FSK信號的解調和RS糾錯譯碼。
[0010]與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于:本實用新型能夠有效地在電磁屏蔽嚴重環境中，在不破壞金屬壁以及其密封性的前提下，透過金屬進行信號傳輸通信;還能夠很大程度上降低電磁屏蔽環境下通信實施難度和通信成本，節約資源，提高效率。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0012]圖2為本實用新型的工作原理框圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本實用新型進行進一步說明。
[0014]參考圖1，為本實用新型所述的裝置結構示意圖。裝置的結構采用類似于“三明治”的結構，發射換能器和接收換能器通過耦合劑正對緊密貼合在金屬障礙物的兩側。發射換能器與驅動電路相連接，接收換能器與信號處理電路相連接。
[0015]參考圖2，為本實用新型所述的聲波穿透金屬介質信號傳輸裝置工作原理框圖。FPGA數字信號處理模塊的輸出引腳與電壓放大電路的一端連接，電壓放大電路的另一端與低通濾波電路的輸入端連接，低通濾波電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，功率放大電路的輸出端與阻抗匹配電路的輸入端連接，阻抗匹配電路的輸出端與發射換能器連接。
[0016]接收換能器與阻抗匹配電路的一端連接，阻抗匹配電路的另一端和前置放大電路的輸入端連接，前置放大電路的輸出端與自動增益控制電路輸入端連接，自動增益控制電路的輸出端與FPGA數字信號處理模塊的輸入弓I腳連接。
[0017]本實用新型是這樣實現的:FPGA數字信號處理模塊將要發送的數據進行RS編碼和2FSK調制后，將二進制信號以脈沖信號形式送至高速D/A轉換器中進行轉換。轉換后的模擬信號經過電壓放大電路進行初級電壓放大，再經過貝塞爾低通濾波器進行濾波后，輸出激勵信號。激勵信號經功率放大器功率放大后，經阻抗匹配后驅動換能器，將電信號轉換成聲波信號發射出去。接收換能器將接受到聲波信號轉換成電信號，通過前置放大電路進行電壓放大。放大后的信號然后再經一級自動增益控制放大電路處理，信號處理完成后送入A/D轉換模塊進行模數轉換。轉換后的數字信號經FPGA數字信號處理模塊進行進一步處理，進行信號的同步檢測、2FSK信號的解調和RS糾錯譯碼，通信完成。
[0018]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種聲波穿透金屬介質信號傳輸裝置，其特征在于:包括發射組件和接收組件，所述發射組件包括驅動電路和發射換能器，所述接收組件包括接收換能器和信號處理電路，所述發射換能器和接收換能器通過耦合劑緊密貼合在金屬障礙物兩側的對應位置。2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述驅動電路，包括FPGA數字信號處理模塊、電壓放大電路、低通濾波電路、功率放大電路和阻抗匹配電路;FPGA數字信號處理模塊的數據輸出引腳與電壓放大電路的一端連接，電壓放大電路的另一端與低通濾波電路的輸入端連接，低通濾波電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，功率放大電路的輸出端與阻抗匹配電路的輸入端連接，阻抗匹配電路的輸出端與發射換能器連接。3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述信號處理電路，包括阻抗匹配電路、前置放大電路、自動增益控制電路和FPGA數字信號處理模塊;接收換能器與阻抗匹配電路的一端連接，阻抗匹配電路的另一端和前置放大電路的輸入端連接，前置放大電路的輸出端與自動增益控制電路輸入端連接，自動增益控制電路的輸出端與FPGA數字信號處理模塊的輸入引腳連接。
【文檔編號】H04B11/00GK205453709SQ201620165518
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】吳華彬, 張自嘉, 劉楊生, 馬杰, 鮑登森, 吳靜, 許文濤, 鄒曉誠
【申請人】南京信息工程大學