基於led光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置的製作方法

2023-07-07 01:48:46 1

專利名稱：基於led光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及深海非接觸式信號傳輸裝置，尤其是基於LED光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置。
背景技術：
水下自治機器人(AUV)、水下遙控機器人(ROV)及載人潛水器(DSV)是深海科學考察和資源勘測的主要運載設備，在下潛作業過程中，上述運載設備都會搭載一系列的科考工具。為了確保ROV、AUV和DSV的絕對安全，在緊急狀態下，運載設備必須和科考工具成功分離。因此，運載設備與科考工具之間的信號傳輸都採用非接觸式信號傳輸裝置來實現。需要強調的是，由於深海環境特殊，採用單一的通訊媒介不能完全保證通訊成功，作業現場需要高可靠性的無線信號傳輸系統。在水下，非接觸式信號傳輸主要可以通過三種方式來實現，一種是基於水聲原理的信號傳輸方式，一種是基於電磁耦合(Inductive CoupledLink，ICL)的非接觸式信號傳輸方式，還有一種是基於光學傳輸的信號傳輸方式。其中水聲設備功耗較大，不適合電池供電的科考工具。目前用於水下的光學傳輸主要是應用雷射進行長距離的通信，雷射通信造價高、結構複雜。

發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單、造價低的基於LED光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置。
本發明的基於LED光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置，包括科考工具、設在深潛器內的計算機，其特徵是還包括第一調製解調電路、第二調製解調電路、第一光學探頭和第二光學探頭，其中第一光學探頭和第一調製解調電路封裝在第一耐壓殼體內，第二光學探頭和第二調製解調電路封裝在第二耐壓殼體內，第一光學探頭與第一調製解調電路相連，第一調製解調電路的輸出和輸入電纜引出第一耐壓殼體與科考工具相連；第二光學探頭與第二調製解調電路的相連，第二調製解調電路的輸出和輸入電纜引出第二耐壓殼體與計算機相連。
本發明中，所說的科考工具可以是傳感器、採樣器或其它深海作業工具。光學探頭由發光管的陣列和一個位於陣列中心的光電池組成。不同波段的光信號在海水中的傳播有不同的表現，由於紅色可見光在水下有優於其它顏色光的傳播性能，故以選用紅色的發光管為好。
本發明中，所說的調製解調電路可採用通過符合紅外數據通信(Irda)標準的編解碼晶片TIR1000來實現。
工作時，第一光學探頭與第二光學探頭相距數米，科考工具傳出的探測信號，在第一調製解調電路中被調製，已調信號通過第一光學探頭傳遞到第二調製解調電路被解調，然後再傳遞到深潛器內的計算機。從深潛器發出的數字控制信號，在第二調製解調電路中被調製，已調信號通過第二光學探頭傳遞到第一調製解調電路被解調，然後再傳遞到科考工具。
本發明的有益效果在於由於發明裝置的信號傳遞是通過兩個獨立的光學探頭完成雙向通訊，所以可以在深潛器和科考工具之間實現非接觸式信號傳遞，避免作業工具與海底物體纏結而限制深潛器移動的危急情況。本發明的深海非接觸式信號傳輸裝置還具有結構簡單、造價低、功耗低、耐高壓的特點。能實現2.5米的通訊距離，其封裝殼體可耐水下7000米即70Mpa的高壓。


圖1是本發明的構成示意圖。
圖2是封裝有光學探頭和調製解調電路的耐壓殼體示意圖。
具體實施例方式
參照圖1，本發明的基於LED光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置包括包括科考工具1、設在深潛器內的計算機6，第一調製解調電路2、第二調製解調電路5、第一光學探頭3和第二光學探頭4，其中，第一光學探頭3和第一調製解調電路2封裝在第一耐壓殼體7內，第二光學探頭4和第二調製解調電路5封裝在第二耐壓殼體8內，封裝結構如圖2所示。第一光學探頭3與第一調製解調電路2相連，第一調製解調電路2的輸出和輸入纜線引出第一耐壓殼體7與科考工具1相連；第二光學探頭4與第二調製解調電路5的相連，第二調製解調電路5的輸出和輸入纜線引出第二耐壓殼體8與計算機6相連。
圖2是封裝有光學探頭和調製解調電路的耐壓殼體示意圖，第一、第二耐壓殼體的封裝結構相同。耐壓殼體採用抗高壓材料加工，在殼體端蓋上安裝有水密接插件9，電纜線10通過水密接插件引出，以第一耐壓殼體7為例，調製解調電路板2與殼體的端蓋固定在一起，發光管11與光電池12布置在一個平面上，其中發光管11為圓形陣列，光電池12位於圓心位置，該平面與耐壓殼體的軸線垂直。殼體的前端安裝透光窗口13，該透光窗口採用耐高壓光學玻璃，光學玻璃板與殼體的接觸面使用O型圈密封。
權利要求
1.基於LED光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置，包括科考工具(1)、設在深潛器內的計算機(6)，其特徵是還包括第一調製解調電路(2)、第二調製解調電路(5)、第一光學探頭(3)和第二光學探頭(4)，其中第一光學探頭(3)和第一調製解調電路(2)封裝在第一耐壓殼體(7)內，第二光學探頭(4)和第二調製解調電路(5)封裝在第二耐壓殼體(8)內，第一光學探頭(3)與第一調製解調電路(2)相連，第一調製解調電路(2)的輸出和輸入電纜引出第一耐壓殼體(7)與科考工具(1)相連；第二光學探頭(4)與第二調製解調電路(5)的相連，第二調製解調電路(5)的輸出和輸入電纜引出第二耐壓殼體(8)與計算機(6)相連。
2.根據權利要求1所述的基於LED光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置，其特徵在於所說的科考工具(1)是傳感器或採樣器。
3.根據權利要求1所述的基於LED光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置，其特徵在於第一、第二耐壓殼體的前端具有透光窗口，裝置在殼體內的光學探頭的發光面與耐壓殼體的軸線垂直。
全文摘要
本發明公開的基於LED光學通訊的深海非接觸式信號傳輸裝置包括科考工具、設在深潛器內的計算機，第一調製解調電路、第二調製解調電路、第一光學探頭和第二光學探頭，其中第一光學探頭和第一調製解調電路封裝在第一耐壓殼體內，第二光學探頭和第二調製解調電路封裝在第二耐壓殼體內，第一光學探頭與第一調製解調電路相連，第一調製解調電路的輸出和輸入電纜引出第一耐壓殼體與科考工具相連；第二光學探頭與第二調製解調電路的相連，第二調製解調電路的輸出和輸入電纜引出第二耐壓殼體與計算機相連。該裝置結構簡單、造價低、功耗低、能實現2.5米的非接觸式通訊距離，可耐70Mpa的高壓。
文檔編號G08C23/00GK1773565SQ20051006155
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月14日 優先權日2005年11月14日
發明者楊燦軍, 何麗萍, 趙偉, 陳鷹 申請人:浙江大學