【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，人們對能源的需求越來越大，陸地資源正在快速的消耗中，因此必須尋求新的能量來源。海洋作為另一大物資存儲地，已經(jīng)引起了各個國家的強(qiáng)烈關(guān)注，其中海底石油等資源勘探開采技術(shù)的研究更成為一項(xiàng)熱門課題。如何有效、準(zhǔn)確的獲取海底資源信息，以便更好的開采，已成為海洋勘探的一項(xiàng)重要任務(wù)。 海洋勘探技術(shù)中數(shù)據(jù)的有效通信是極其重要的一個環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的通信方法主要有電纜通信和隨鉆存儲。電纜通信靈活輕便，性能良好，但是易斷，成本高；隨鉆存儲成本低，靈活性好，但是實(shí)時性差。針對傳統(tǒng)方案的不足，本文通過研究和分析目前流行的海洋勘探技術(shù)和超聲波應(yīng)用，對比國內(nèi)外的研究成果，提出了利用超聲波進(jìn)行通信的應(yīng)用設(shè)計(jì)，就改進(jìn)現(xiàn)有水下探測技術(shù)提出了基于海底原位探測儀的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的有纜傳輸，采用超聲波通信的方式，將探頭傳感器采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時可靠的傳到接收終端。文章詳細(xì)了介紹超聲波的特性和優(yōu)點(diǎn)，以及應(yīng)用于通信的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，并分析了換能器的的結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)等。其中主要探討利用超聲波在鋼管中傳輸?shù)目尚行裕治龀暡ㄔ谕ㄐ艜r的衰減、通信距離問題。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，詳細(xì)的論述了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的總體架構(gòu)和內(nèi)部模塊的選擇，并重點(diǎn)對比了采用2FSK調(diào)制方式對數(shù)字基帶信號進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)的各種方式的優(yōu)劣，最終利用STM8單片機(jī)對中心頻率為80K的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。采用大禹公司的DYW-80壓電超聲換能器進(jìn)行電信號和超聲信號的轉(zhuǎn)換，并對阻抗匹配進(jìn)行了分析。除此之外，還對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中應(yīng)用到的功率放大電路、前置放大電路以及帶通濾波電路等模塊進(jìn)行了闡述。最后對超聲波數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進(jìn)行了測試，換能器的發(fā)射功率可達(dá)10W，誤碼率低，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)500bps。通過測試，得出系統(tǒng)能有效抵抗外部噪聲，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，具有低耗能、低成本、高穩(wěn)定性的特性。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P715.9;TN92
【圖文】：

取、沉淀與霧化、乳化與破乳、超聲阻垢、過濾、浸取、懸浮分離、聲清洗、滅菌、藥物提純、納米材料和催化劑制備、超聲手術(shù)、油品脫硫、改善渣油品質(zhì)等機(jī)械作用、空化作用超聲焊接、固體粉碎、除塵、無損檢測、測厚、超聲定位、雷達(dá)等 機(jī)械作用菌、A 型超聲波診斷儀、B 型超聲波診斷儀、超聲心動圖儀、超聲理療(超聲按摩)等熱效應(yīng)均相化學(xué)反應(yīng)、有機(jī)物降解反應(yīng)、高分子化學(xué)反應(yīng)、自由基反應(yīng)、處理污水、油品脫硫等化學(xué)效應(yīng)由于超聲波具有很高的頻率，能很好的規(guī)避電磁干擾和聲波干擾，針對一些復(fù)殊的環(huán)境，人類研發(fā)了很多具有實(shí)際意義的超聲波應(yīng)用。2000 年，致力于能源開發(fā)利用的美國安全辦公室公布了一期項(xiàng)目實(shí)踐研究結(jié)。研究人員利用超聲波的高頻率、低波長的特性，研發(fā)了一套通過超聲波在空氣中的系統(tǒng)。運(yùn)用常見的超聲波換能器作為信號發(fā)送接收端的的載體，通過適當(dāng)?shù)男爬恚谜{(diào)頻技術(shù)，選擇中心頻率為 40kHz 的載頻，使用 LabView 軟件用于信號制解調(diào)，實(shí)現(xiàn)了基于超聲波的數(shù)據(jù)、圖片等在空氣介質(zhì)中的可靠性傳輸，通信速達(dá) 680bit/s。示意圖如下圖 1-3：

圖 1-4 超聲波探傷結(jié)構(gòu)圖除了國外，國內(nèi)也有一些實(shí)驗(yàn)成果，如中國石油大學(xué)的馬西庚等人為了研究超在不同介質(zhì)中傳播的差異性，自己設(shè)計(jì)并制作了信號發(fā)送源和試驗(yàn)器材，讓超聲加入氣體、液體和固體的探桿中分別進(jìn)行傳輸[10]。利用掃頻技術(shù)，得出了超聲波過程中的衰減結(jié)果，見式（1-1）：e x p ()0 k l(1其中0 為聲波激發(fā)強(qiáng)度， 為距離信號激發(fā)源的聲波強(qiáng)度， 為信號的衰減，l表示總傳輸距離。試驗(yàn)結(jié)果顯示：導(dǎo)致原始信號強(qiáng)度在傳輸過程中削減的主要有超聲波頻率大小和介質(zhì)接觸的緊密程度。而且不同的聲波對于傳輸也存在差異。超聲波在空氣中的研究已經(jīng)有一定的成果，但是近幾年來，關(guān)于超聲波在固體中通信的文獻(xiàn)、研究成果幾乎沒有。反倒是利用水作為媒介的水聲通信技術(shù)成為國研究的熱點(diǎn)，而且資料顯示目前唯一有可能進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的超聲波運(yùn)用就只聲通信。水下聲通信研究始于 20 世紀(jì)中葉，開始用于軍事領(lǐng)域的通信，作用于軍

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2733448