深海非接触式双向信号传输技术研究

发布时间：2020-05-09 17:36

【摘要】：载人深潜器是深海科学考察的重要载体，科考人员能够搭乘深潜器潜入大洋底层，进行实时实地的考察。目前，我国正在研制7000米载人深潜器，这是一个庞大的系统工程。本课题的研究对象是载人深潜器与作业工具之间的通讯技术。在深海高压环境下，从安全的角度考虑，深潜器与作业工具只能采取非接触式的通讯方式，而不能采用直接的电缆连接。深潜器与作业工具之间的通讯有如下特点：非接触式、双工、近距离、低速率、低功耗。在设计之初，对适用于深海环境的通讯方式作了广泛的研究和比较，同时借鉴国外载人深潜器的成功经验，最终在水声、电磁波、激光和电磁耦合四种方式中选择电磁耦合方式作为实现非接触式通讯的技术方案。电磁耦合(Inductively Coupled Link)方式利用电磁感应原理，通过一对线圈来耦合传递频带信号。在通讯理论方面，研究了把基带信号转换为频带信号的二值数字调制解调方法。基于上述原理，设计了两类非接触式通讯接口电路，它们分别采用FSK和OOK调制模式。在整体设计方面，统一了通讯参数和外部引脚，使其成为深海通讯的一个标准接口。在电路设计过程中，把深潜器与作业工具之间的通讯特点作为首要的考虑因素，强化了电路的低功耗设计。并介绍了线圈和封装腔体的设计方法。热液采样器是进行海底热液口考察的重要作业工具之一，温度是采集热液时的向导，本课题设计实现了热液采样器的温度信号采集电路，，并把这部分电路与非接触式通讯装置集成在一起，形成了完整的信号采集、处理、传输电路。系统实验证明，采用OOK调制模式的非接触式通讯接口可以满足深潜器与作业工具之间的信号传输要求，采样器的信号采集电路能够提供实时的温度监控。最后，总结整个设计，并提出了进一步研究的内容。
【图文】：

照片,深潜器,照片,接口电路

电容值选择0.01pF，己知载波频率f=225KHz。可以推算出线圈的电感值L=0.05mH。图3一10是深潜器端工CL接口的照片，它由接口电路、线圈和与深潜器的四线端口组成，接口电路包含了调制、解调和祸合环节三个模块。线r圈r线圈插座r电路板尸与深潜器的四线端口图3一10深潜器端ICL接口照片4.供电的低功耗设计为了降低电路的功耗，在没有通讯任务时，作业工具端的工CL接口电路内的稳压器将停止工作，接口在低功耗模式下等待唤醒命令。在通讯之前，用一个12V的正弦波信号驱动发信线圈(潜器端)，放置在通讯

照片,热液,采样器

在深海科学考察工作中，围绕海底火山热液口的研究是一个非常重要的部分。热液采样器是深潜器搭载的作业工具，为后续的科学研究采集宝贵的热液样本。图4一1是热液采样器的样机照片，采样器具有保温保压的功能。热液采样器的取样过程有以下几个步骤:深潜器上的机械手通过夹持手柄移动采样器，把与吸液口连接的吸液管放置在热液口处，当热液达到采样要求时，用机械手上的触发液压缸触发控制器采样‘盯’。采样筒控制器夹持手柄吸液口电路腔广厂广:广广图4一1.热液采样器要想采集到高纯度的热液，采样瓶的导流管在热液口的放置位置和采样时机都是十分关键的。采集热液时，温度参数可以作为放置取样管和触发采
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：P754.3

【引证文献】