本實用新型涉及一種基于聲波的信息傳輸系統(tǒng)，特別是涉及一種封閉金屬內(nèi)部的基于聲波的信息傳輸系統(tǒng)，屬于信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會的進步、經(jīng)濟的發(fā)展，石油的消耗量越來越大，對油料的運輸需求也越來越大。我國是一個石油大國，巨大的原油以及后續(xù)產(chǎn)品油料的生產(chǎn)、加工、儲運過程中，將會涉及到大量的儲油設(shè)備和運輸設(shè)備。但是在現(xiàn)階階段，大容量油罐車在油庫裝油存在一安全隱患。

儲油罐的溫度、壓力等狀態(tài)參數(shù)是油庫管理者必須重視的。同時，這些數(shù)據(jù)的準確性、實時性、可靠性都非常重要，需要嚴格的測量與監(jiān)測。加強對油庫區(qū)儲油罐的上述狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測，是完善其安全系統(tǒng)，加強宏觀調(diào)控的進一步措施。加強對油料運輸類車輛的狀態(tài)監(jiān)控，實時的了解其運行、儲運、安全等狀況，將會使整個監(jiān)控系統(tǒng)更為完善。

目前應(yīng)用廣泛、發(fā)展比較成熟的無線通信技術(shù)主要有藍牙技術(shù)，Wi-Fi技術(shù)，紅外（IrDA）技術(shù)，超寬帶技術(shù)和ZigBee技術(shù)。藍牙技術(shù)功耗低，成本低，傳輸速率達到1Mbps，但是它的一般有效傳輸范圍在10米左右，抗干擾能力不強；Wi-Fi技術(shù)的電磁波覆蓋范圍最遠可達l00m，但是無線信號容易受到建筑物墻體的阻礙，抗干擾能力差；紅外通信的軟硬件成本都比較低廉，且它還具有移動通信所需的體積小功耗低、連接方便、簡單易用等優(yōu)點，但是紅外通信技術(shù)相互通信的兩個設(shè)備在進行數(shù)據(jù)傳輸時必須對準，中間不能有障礙物，此外紅外通信技術(shù)在高速率通信情況下一般通信距離比較短；超帶寬技術(shù)效率高、功耗低，但因其傳輸信號沒有經(jīng)載波調(diào)制處理，因此UWB設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸距離一般僅有10m左右；ZigBee技術(shù)簡單易實現(xiàn)、功率及使用資費低，有較高的可靠性，但是它的成本較高，傳輸距離短，穿透性不好，障礙物厚度等嚴重影響通信距離。由此可見，以上的無線通信技術(shù)都不能應(yīng)用在油罐車一類的封閉金屬內(nèi)的信息傳輸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于聲波的信息傳輸系統(tǒng)，特別適用于封閉金屬內(nèi)的信息傳輸；可彌補一般無線通信技術(shù)不能穿透封閉金屬的不足，實現(xiàn)封閉金屬內(nèi)的信息有效、高效傳輸。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種封閉金屬內(nèi)部的基于聲波的信息傳輸系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收還原模塊，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊用于采集金屬內(nèi)部參數(shù)并轉(zhuǎn)化成聲波信號、通過金屬介質(zhì)將聲波信號傳送給數(shù)據(jù)接收還原模塊，所述數(shù)據(jù)接收還原模塊用于接收聲波信號并還原成金屬內(nèi)部參數(shù)。

其中，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊包括依次相連的數(shù)據(jù)采集單元、信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機單元、編碼脈沖發(fā)生器、調(diào)制器、換能器驅(qū)動電路和電聲換能器；所述數(shù)據(jù)接收還原模塊包括依次相連的聲波接收換能器、前置放大電路、濾波器、解調(diào)器和計算機。

本實用新型進一步設(shè)置為：所述述數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊還包括FLASH存儲器，所述FLASH存儲器與單片機單元相連、用于數(shù)據(jù)備份。

本實用新型進一步設(shè)置為：所述數(shù)據(jù)采集單元包括均與信號放大器相連的壓力傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器；所述壓力傳感器采用S17-30A型壓力傳感器，所述溫度傳感器采用JCJ100TW型簡易式溫度傳感器，所述濕度傳感器采用HF3223型濕度傳感器。

本實用新型進一步設(shè)置為：所述A/D轉(zhuǎn)換器采用型號為AD7731的A/D轉(zhuǎn)換器；所述單片機單元采用型號為MSP430的單片機。

本實用新型進一步設(shè)置為：所述信號放大器采用分壓式偏置共發(fā)射極的低頻電壓放大器。

本實用新型進一步設(shè)置為：所述濾波器采用L455E陶瓷濾波器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的有益效果是：

通過數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收還原模塊的設(shè)置，將數(shù)據(jù)采集單元即測試儀器所采集的金屬內(nèi)部參數(shù)的模擬信號經(jīng)信號放大器放大后由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后送入單片機單元，經(jīng)編碼脈沖發(fā)生器和調(diào)制器的編碼和調(diào)制之后送入換能器驅(qū)動電路，從而驅(qū)動電聲換能器發(fā)射出聲波信號；位于封閉金屬外部的聲波接收換能器將接受的聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大和濾波后，解調(diào)還原出原數(shù)字信號，再送至計算機進行數(shù)據(jù)采集與處理，從而獲得金屬內(nèi)部參數(shù)信息；彌補了一般無線通信技術(shù)不能穿透封閉金屬的不足，而且實現(xiàn)封閉金屬內(nèi)的信息有效、高效傳輸。

上述內(nèi)容僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了更清楚的了解本實用新型的技術(shù)手段，下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實用新型的數(shù)據(jù)接收還原模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖，對本實用新型作進一步的說明。

本實用新型提供一種封閉金屬內(nèi)部的基于聲波的信息傳輸系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收還原模塊，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊用于采集金屬內(nèi)部參數(shù)并轉(zhuǎn)化成聲波信號、通過金屬介質(zhì)將聲波信號傳送給數(shù)據(jù)接收還原模塊，所述數(shù)據(jù)接收還原模塊用于接收聲波信號并還原成金屬內(nèi)部參數(shù)。

如圖1所示，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊包括依次相連的數(shù)據(jù)采集單元、信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機單元、編碼脈沖發(fā)生器、調(diào)制器、換能器驅(qū)動電路和電聲換能器，以及FLASH存儲器；所述FLASH存儲器與單片機單元相連、用于數(shù)據(jù)備份。

如圖1所示，所述數(shù)據(jù)采集單元包括均與信號放大器相連的壓力傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器；所述壓力傳感器采用S17-30A型壓力傳感器，所述溫度傳感器采用JCJ100TW型簡易式溫度傳感器，所述濕度傳感器采用HF3223型濕度傳感器。所述A/D轉(zhuǎn)換器采用型號為AD7731的A/D轉(zhuǎn)換器；所述單片機單元采用型號為MSP430的單片機。所述信號放大器采用分壓式偏置共發(fā)射極的低頻電壓放大器。

壓力傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器測得的金屬內(nèi)部的壓力、溫度、濕度參數(shù)信號經(jīng)過信號放大器對其進行放大，這里用的是工作頻率在20Hz到20KHz的分壓式偏置共發(fā)射極的低頻電壓放大器。放大后的信號被送至A/D轉(zhuǎn)換器AD7731，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，之后送入MSP430單片機單元，為避免單片機單元處理的數(shù)據(jù)沒有成功發(fā)出，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，因此在單片機單元外部接一個FLASH存儲器，進行數(shù)據(jù)備份。單片機單元發(fā)出的信號經(jīng)以嵌入式處理器ARM為核心的編碼脈沖發(fā)生器處理，再經(jīng)以晶體三極管為開關(guān)器的并聯(lián)調(diào)制器調(diào)制之后送至以555時基電路為核心的換能器驅(qū)動電路，換能器驅(qū)動電路的振蕩級產(chǎn)生特定頻率的高頻振蕩信號，作為換能器驅(qū)動電路的激勵信號，經(jīng)場效應(yīng)管為核心的功率放大電路進行功率放大然后推動電聲換能器工作，發(fā)射聲波信號，這里采用的是以壓電效應(yīng)實現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換的電聲換能器。

如圖2所示，所述數(shù)據(jù)接收還原模塊包括依次相連的聲波接收換能器、前置放大電路、濾波器、解調(diào)器和計算機。

聲波接收換能器將接收到的聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后送至以三極管為核心的前置放大電路對微弱的信號進行放大，再經(jīng)過L455E陶瓷濾波器去除噪聲干擾，獲得特定頻率的信號，然后通過以負載和濾波電容為核心的解調(diào)器對信號進行解調(diào)，還原出原數(shù)據(jù)，再由計算機采集并進行數(shù)據(jù)處理與解釋，從而獲得金屬內(nèi)部的動態(tài)參數(shù)。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何的簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。