深海非接觸式雙向信號傳輸技術(shù)研究.pdf

1、載人深潛器是深?？茖W(xué)考察的重要載體,科考人員能夠搭乘深潛器潛入大洋底層,進行實時實地的考察.目前,我國正在研制7000米載人深潛器,這是一個龐大的系統(tǒng)工程.本課題的研究對象是載人深潛器與作業(yè)工具之間的通訊技術(shù).在深海高壓環(huán)境下,從安全的角度考慮,深潛器與作業(yè)工具只能采取非接觸式的通訊方式,而不能采用直接的電纜連接.深潛器與作業(yè)工具之間的通訊有如下特點:非接觸式、雙工、近距離、低速率、低功耗.在設(shè)計之初,對適用于深海環(huán)境的通訊方式作了廣泛

2、的研究和比較,同時借鑒國外載人深潛器的成功經(jīng)驗,最終在水聲、電磁波、激光和電磁耦合四種方式中選擇電磁耦合方式作為實現(xiàn)非接觸式通訊的技術(shù)方案.電磁耦合(Inductively Coupled Link)方式利用電磁感應(yīng)原理,通過一對線圈來耦合傳遞頻帶信號.在通訊理論方面,研究了把基帶信號轉(zhuǎn)換為頻帶信號的二值數(shù)字調(diào)制解調(diào)方法.基于上述原理,設(shè)計了兩類非接觸式通訊接口電路,它們分別采用FSK和OOK調(diào)制模式.在整體設(shè)計方面,統(tǒng)一了通訊參數(shù)和外

3、部引腳,使其成為深海通訊的一個標(biāo)準(zhǔn)接口.在電路設(shè)計過程中,把深潛器與作業(yè)工具之間的通訊特點作為首要的考慮因素,強化了電路的低功耗設(shè)計.并介紹了線圈和封裝腔體的設(shè)計方法.熱液采樣器是進行海底熱液口考察的重要作業(yè)工具之一,溫度是采集熱液時的向?qū)?本課題設(shè)計實現(xiàn)了熱液采樣器的溫度信號采集電路,并把這部分電路與非接觸式通訊裝置集成在一起,形成了完整的信號采集、處理、傳輸電路.系統(tǒng)實驗證明,采用OOK調(diào)制模式的非接觸式通訊接口可以滿足深潛器與作業(yè)