封闭金属内部的基于声波的信息传输系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种封闭金属内部的基于声波的信息传输系统，包括数据采集发送模块和数据接收还原模块，所述数据采集发送模块用于采集金属内部参数并转化成声波信号、通过金属介质将声波信号传送给数据接收还原模块，所述数据接收还原模块用于接收声波信号并还原成金属内部参数；所述数据采集发送模块包括依次相连的数据采集单元、信号放大器、A/D转换器、单片机单元、编码脉冲发生器、调制器、换能器驱动电路和电声换能器；所述数据接收还原模块包括依次相连的声波接收换能器、前置放大电路、滤波器、解调器和计算机。有益效果：可弥补一般无线通信技术不能穿透封闭金属的不足，实现封闭金属内的信息有效、高效传输。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于声波的信息传输系统，特别是涉及一种封闭金属内部的基于声波的信息传输系统，属于信息传输

技术介绍
随着社会的进步、经济的发展，石油的消耗量越来越大，对油料的运输需求也越来越大。我国是一个石油大国，巨大的原油以及后续产品油料的生产、加工、储运过程中，将会涉及到大量的储油设备和运输设备。但是在现阶阶段，大容量油罐车在油库装油存在一安全隐患。储油罐的温度、压力等状态参数是油库管理者必须重视的。同时，这些数据的准确性、实时性、可靠性都非常重要，需要严格的测量与监测。加强对油库区储油罐的上述状态参数的监测，是完善其安全系统，加强宏观调控的进一步措施。加强对油料运输类车辆的状态监控，实时的了解其运行、储运、安全等状况，将会使整个监控系统更为完善。目前应用广泛、发展比较成熟的无线通信技术主要有蓝牙技术，Wi-Fi技术，红外（IrDA）技术，超宽带技术和ZigBee技术。蓝牙技术功耗低，成本低，传输速率达到1Mbps，但是它的一般有效传输范围在10米左右，抗干扰能力不强；Wi-Fi技术的电磁波覆盖范围最远可达l00m，但是无线信号容易受到建筑物墙体的阻碍，抗干扰能力差；红外通信的软硬件成本都比较低廉，且它还具有移动通信所需的体积小功耗低、连接方便、简单易用等优点，但是红外通信技术相互通信的两个设备在进行数据传输时必须对准，中间不能有障碍物，此外红外通信技术在高速率通信情况下一般通信距离比较短；超带宽技术效率高、功耗低，但因其传输信号没有经载波调制处理，因此UWB设备数据传输距离一般仅有10m左右；ZigBee技术简单易实现、功率及使用资费低，有较高的可靠性，但是它的成本较高，传输距离短，穿透性不好，障碍物厚度等严重影响通信距离。由此可见，以上的无线通信技术都不能应用在油罐车一类的封闭金属内的信息传输。
技术实现思路
本技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于声波的信息传输系统，特别适用于封闭金属内的信息传输；可弥补一般无线通信技术不能穿透封闭金属的不足，实现封闭金属内的信息有效、高效传输。为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种封闭金属内部的基于声波的信息传输系统，包括数据采集发送模块和数据接收还原模块，所述数据采集发送模块用于采集金属内部参数并转化成声波信号、通过金属介质将声波信号传送给数据接收还原模块，所述数据接收还原模块用于接收声波信号并还原成金属内部参数。其中，所述数据采集发送模块包括依次相连的数据采集单元、信号放大器、A/D转换器、单片机单元、编码脉冲发生器、调制器、换能器驱动电路和电声换能器；所述数据接收还原模块包括依次相连的声波接收换能器、前置放大电路、滤波器、解调器和计算机。本技术进一步设置为：所述述数据采集发送模块还包括FLASH存储器，所述FLASH存储器与单片机单元相连、用于数据备份。本技术进一步设置为：所述数据采集单元包括均与信号放大器相连的压力传感器、温度传感器和湿度传感器；所述压力传感器采用S17-30A型压力传感器，所述温度传感器采用JCJ100TW型简易式温度传感器，所述湿度传感器采用HF3223型湿度传感器。本技术进一步设置为：所述A/D转换器采用型号为AD7731的A/D转换器；所述单片机单元采用型号为MSP430的单片机。本技术进一步设置为：所述信号放大器采用分压式偏置共发射极的低频电压放大器。本技术进一步设置为：所述滤波器采用L455E陶瓷滤波器。与现有技术相比，本技术具有的有益效果是：通过数据采集发送模块和数据接收还原模块的设置，将数据采集单元即测试仪器所采集的金属内部参数的模拟信号经信号放大器放大后由A/D转换器转换为数字信号，然后送入单片机单元，经编码脉冲发生器和调制器的编码和调制之后送入换能器驱动电路，从而驱动电声换能器发射出声波信号；位于封闭金属外部的声波接收换能器将接受的声波信号转换为电信号，经放大和滤波后，解调还原出原数字信号，再送至计算机进行数据采集与处理，从而获得金属内部参数信息；弥补了一般无线通信技术不能穿透封闭金属的不足，而且实现封闭金属内的信息有效、高效传输。上述内容仅是本技术技术方案的概述，为了更清楚的了解本技术的技术手段，下面结合附图对本技术作进一步的描述。附图说明图1为本技术的数据采集发送模块的结构框图；图2为本技术的数据接收还原模块的结构框图。具体实施方式下面结合说明书附图，对本技术作进一步的说明。本技术提供一种封闭金属内部的基于声波的信息传输系统，包括数据采集发送模块和数据接收还原模块，所述数据采集发送模块用于采集金属内部参数并转化成声波信号、通过金属介质将声波信号传送给数据接收还原模块，所述数据接收还原模块用于接收声波信号并还原成金属内部参数。如图1所示，所述数据采集发送模块包括依次相连的数据采集单元、信号放大器、A/D转换器、单片机单元、编码脉冲发生器、调制器、换能器驱动电路和电声换能器，以及FLASH存储器；所述FLASH存储器与单片机单元相连、用于数据备份。如图1所示，所述数据采集单元包括均与信号放大器相连的压力传感器、温度传感器和湿度传感器；所述压力传感器采用S17-30A型压力传感器，所述温度传感器采用JCJ100TW型简易式温度传感器，所述湿度传感器采用HF3223型湿度传感器。所述A/D转换器采用型号为AD7731的A/D转换器；所述单片机单元采用型号为MSP430的单片机。所述信号放大器采用分压式偏置共发射极的低频电压放大器。压力传感器、温度传感器和湿度传感器测得的金属内部的压力、温度、湿度参数信号经过信号放大器对其进行放大，这里用的是工作频率在20Hz到20KHz的分压式偏置共发射极的低频电压放大器。放大后的信号被送至A/D转换器AD7731，将模拟信号转换成数字信号，之后送入MSP430单片机单元，为避免单片机单元处理的数据没有成功发出，从而导致数据丢失，因此在单片机单元外部接一个FLASH存储器，进行数据备份。单片机单元发出的信号经以嵌入式处理器ARM为核心的编码脉冲发生器处理，再经以晶体三极管为开关器的并联调制器调制之后送至以555时基电路为核心的换能器驱动电路，换能器驱动电路的振荡级产生特定频率的高频振荡信号，作为换能器驱动电路的激励信号，经场效应管为核心的功率放大电路进行功率放大然后推动电声换能器工作，发射声波信号，这里采用的是以压电效应实现电声转换的电声换能器。如图2所示，所述数据接收还原模块包括依次相连的声波接收换能器、前置放大电路、滤波器、解调器和计算机。声波接收换能器将接收到的声波信号转换为电信号，然后送至以三极管为核心的前置放大电路对微弱的信号进行放大，再经过L455E陶瓷滤波器去除噪声干扰，获得特定频率的信号，然后通过以负载和滤波电容为核心的解调器对信号进行解调，还原出原数据，再由计算机采集并进行数据处理与解释，从而获得金属内部的动态参数。以上所述，仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封闭金属内部的基于声波的信息传输系统，其特征在于：包括数据采集发送模块和数据接收还原模块，所述数据采集发送模块用于采集金属内部参数并转化成声波信号、通过金属介质将声波信号传送给数据接收还原模块，所述数据接收还原模块用于接收声波信号并还原成金属内部参数；所述数据采集发送模块包括依次相连的数据采集单元、信号放大器、A/D转换器、单片机单元、编码脉冲发生器、调制器、换能器驱动电路和电声换能器；所述数据接收还原模块包括依次相连的声波接收换能器、前置放大电路、滤波器、解调器和计算机。

【技术特征摘要】
1.一种封闭金属内部的基于声波的信息传输系统，其特征在于：包括数据采集发送模块和数据接收还原模块，所述数据采集发送模块用于采集金属内部参数并转化成声波信号、通过金属介质将声波信号传送给数据接收还原模块，所述数据接收还原模块用于接收声波信号并还原成金属内部参数；所述数据采集发送模块包括依次相连的数据采集单元、信号放大器、A/D转换器、单片机单元、编码脉冲发生器、调制器、换能器驱动电路和电声换能器；所述数据接收还原模块包括依次相连的声波接收换能器、前置放大电路、滤波器、解调器和计算机。2.根据权利要求1所述的封闭金属内部的基于声波的信息传输系统，其特征在于：所述述数据采集发送模块还包括FLASH存储器，所述FLASH存储器与单片机单元相连、用于数据备份。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏景明，陈爱月，陈轶鸣，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32