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原文传递基于感应耦合的锚泊自升降剖面监测浮标

专利名称：	基于感应耦合的锚泊自升降剖面监测浮标
摘要：	本发明涉及基于感应耦合的锚泊自升降剖面监测浮标。现有监测浮标通讯存在各种不足。本发明浮标体的顶部设置有天线，底部通过下支架和系留缆与配重块连接。浮标体仪器仓设置在浮标体内，浮标体仪器仓内设置有通讯收发模块、浮标数据转发模块和耦合信号接收模块，通讯收发模块与浮标数据转发模块信号连接，耦合信号接收模块与浮标数据转发模块信号连接。系留缆上套接有耦合信号接收线圈和耦合信号发送线圈，耦合信号发送线圈与耦合信号发送模块信号连接，耦合信号发送模块与水下数据采集与存储模块信号连接，水下数据采集与存储模块与剖面仪传感器信号连接。本发明可以在较大的空间角度范围内实现近距离非接触式无线传输，并且成本低、功耗小。
专利类型：	发明专利
申请人：	杭州电子科技大学
发明人：	于海滨;刘敬彪;蔡文郁;孔庆鹏;顾梅园;翁杰
专利状态：	有效
申请日期：	2009-11-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN200910154122.5
公开号：	CN101738179A
分类号：	G01C13/00(2006.01)I
申请人地址：	310018 浙江省杭州市江干区下沙高教园区2号大街
主权项：	基于感应耦合的锚泊自升降剖面监测浮标，包括天线、浮标体、浮标体仪器仓、通讯收发模块、水下剖面仪、单向锁定开关、剖面仪传感器、系留缆和配重块，其特征在于：浮标体的顶部设置有天线，浮标体底部设置有下支架，下支架的底部与系留缆的一端连接，系留缆的另一端与配重块连接，系留缆上设置有单向锁定装置，单向锁定装置与水下剖面仪的侧壁固定设置，剖面仪传感器设置在水下剖面仪内腔；浮标体仪器仓设置在浮标体内，通讯收发模块设置在浮标体仪器仓内；浮标体仪器仓内还设置有浮标数据转发模块和耦合信号接收模块，通讯收发模块通过串口与浮标数据转发模块信号连接，耦合信号接收模块通过串口与浮标数据转发模块信号连接；系留缆上套接有耦合信号接收线圈和耦合信号发送线圈，耦合信号接收线圈设置在下支架上并与耦合信号接收模块信号连接；耦合信号发送线圈与剖面仪内腔中的耦合信号发送模块信号连接，耦合信号发送模块与水下数据采集与存储模块信号连接，水下数据采集与存储模块与剖面仪传感器信号连接；所述的水下数据采集与存储模块包括核心板和底板，核心板和底板之间通过核心板总线连接；所述的底板包括数据存储模块、剖面仪传感器数据接口模块、监测数据中转远程传输接口模块、控制量接口模块以及调试接口模块。数据存储模块包括第一高频滤波电容C9、第二高频滤波电容C10、第三高频滤波电容C12、第四高频滤波电容C13、第一低频滤波电解电容C8、第二低频滤波电解电容C11、第一保险丝F1、第二保险丝F2、双排USB插头连接器CN2；第二高频滤波电容C10的一端和第一保险丝F1的一端接5V电源，第一保险丝F1的另一端、第一高频滤波电容C9的一端、第一低频滤波电解电容C8的正极与双排USB插头连接器CN2的1脚连接；第二高频滤波电容C10的另一端、第一高频滤波电容C9的另一端和第一低频滤波电解电容C8的负极均接地；第四高频滤波电容C13的一端和第二保险丝F2的一端接5V电源，第二保险丝F2的另一端、第三高频滤波电容C12的一端、第二低频滤波电解电容C11的正极与双排USB插头连接器CN2的5脚连接；第四高频滤波电容C13的另一端、第三高频滤波电容C12的另一端和第二低频滤波电解电容C11的负极均接地；剖面仪传感器数据接口模块包括第一电平转换芯片U3、第二电平转换芯片U4、第一倍压电解电容C20、第二倍压电解电容C21、第三倍压电解电容C22、第四倍压电解电容C23、第五倍压电解电容C24、第六倍压电解电容C25、第七倍压电解电容C26、第八倍压电解电容C27、第九倍压电解电容C28、第十倍压电解电容C29；第一倍压电解电容C20的正极与第一电平转换芯片U3的1脚连接，负极与第一电平转换芯片U3的3脚连接，第二倍压电解电容C21的正极与第一电平转换芯片U3的4脚连接，负极与第二电平转换芯片U3的5脚连接，第三倍压电解电容C22的负极、第四倍压电解电容C23的正极和第一电平转换芯片U3的16脚接5V电源，第三倍压电解电容C22的正极与第一电平转换芯片U3的2脚连接，第四倍压电解电容C23的负极接地；第五倍压电解电容C24负极与第一电平转换芯片U3的6脚连接，正极接地；第六倍压电解电容C25的正极与第二电平转换芯片U4的1脚连接，负极与第一电平转换芯片U3的3脚连接，第七倍压电解电容C21的正极与第一电平转换芯片U4的4脚连接，负极与第二电平转换芯片U4的5脚连接，第八倍压电解电容C27的负极、第九倍压电解电容C28的正极和第二电平转换芯片U4的16脚接5V电源，第八倍压电解电容C27的正极与第二电平转换芯片U4的2脚连接，第九倍压电解电容C28的负极接地；第十倍压电解电容C29负极与第二电平转换芯片U4的6脚连接，正极接地；监测数据中转远程传输接口模块包括第三电平转换芯片U2，第十一倍压电解电容C15、第十二倍压电解电容C16、第十三倍压电解电容C17、第十四倍压电解电容C18、第十五倍压电解电容C19；第十一倍压电解电容C15正极与第三电平转换芯片U2的1脚连接，负极与第三电平转换芯片U2的3脚连接，第十二倍压电解电容C16正极与第三电平转换芯片U2的4脚连接，负极与第三电平转换芯片U2的5脚连接，第十三倍压电解电容C17负极、第十四倍压电解电容C18正极和第三电平转换芯片U2的16脚与5V电源连接；第十三倍压电解电容C17极与第三电平转换芯片U2的2脚连接，第十四倍压电解电容C18负极接地，第十五倍压电解电容C19负极与第三电平转换芯片U2的6脚连接，正极接地；控制量接口模块包括状态指示灯供电调压器U5、第五高频滤波电容C3、第三低频滤波电解电容C4、第一IO状态指示灯DS2、第IO状态指示灯DS3、第三IO状态指示灯DS4、第四IO状态指示灯DS5、第五IO状态指示灯DS6、第六IO状态指示灯DS7、第七IO状态指示灯DS8、第八IO状态指示灯DS8、第九IO状态指示灯DS10、第一限流电阻R7、第二限流电阻R8、第三限流电阻R9、第四限流电阻R10、第五限流电阻R11、第六限流电阻R12、第七限流电阻R13、第八限流电阻R14、第九限流电阻R15；第五高频滤波电容C3一端、第三低频滤波电解电容C4正极与状态指示灯供电调压U5的输出端连接；第五高频滤波电容C3另一端、第三低频滤波电解电容C4负极、状态指示灯供电调压器U5的接地端接接地；状态指示灯供电调压器U5的输入端接5V电源；第一限流电阻R7一端、第二限流电阻R8一端、第三限流电阻R9一端、第四限流电阻R10一端、第五限流电阻R11一端、第六限流电阻R12一端、第七限流电阻R13一端、第八限流电阻R14一端和第九限流电阻R15一端并联后接状态指示灯供电调压器U5的输出端；第一限流电阻R7另一端接第一IO状态指示灯DS2的正极，第二限流电阻R8另一端接第二IO状态指示灯DS3的正极，第三限流电阻R9另一端接第三IO状态指示灯DS4的正极，第四限流电阻R10另一端接第四IO状态指示灯DS5的正极，第五限流电阻R11另一端接第五IO状态指示灯DS6的正极，第六限流电阻R12另一端接第六IO状态指示灯DS7的正极，第七限流电阻R13另一端接第七IO状态指示灯DS8的正极，第八限流电阻R14另一端接第八IO状态指示灯DS9的正极，第九限流电阻R15另一端接第九IO状态指示灯DS10的正极；调试接口模块包括网络隔离变压器U1、RJ45网络接头CN1、第一匹配电阻R1、第二匹配电阻R2、第三匹配电阻R3、第四匹配电阻R4、第六高频滤波电容C5、耐压电容C6和隔离电容C7；第一匹配电阻R1的一端、第二匹配电阻R2的一端、第三匹配电阻R3的一端和第四匹配电阻R4的一端与耐压电容C6一端连接，耐压电容C6另一端与隔离电容C7一端连接后接大地，隔离电容C7另一端接地，第一匹配电阻R1的另一端与网络隔离变压器U1的10脚连接，第二匹配电阻R2的另一端与网络隔离变压器U1的15脚连接，第三匹配电阻R3的另一端与RJ45网络接头CN1的4脚和5脚连接，第四匹配电阻R4的另一端与RJ45网络接头CN1的7脚和8脚连接，网络隔离变压器U1的16脚与RJ45网络接头CN1的1脚连接，网络隔离变压器U1的14脚与RJ45网络接头CN1的2脚连接，网络隔离变压器U1的11脚与RJ45网络接头CN1的3脚连接，网络隔离变压器U1的9脚与RJ45网络接头CN1的6脚连接，高频滤波电容C5的一端接网络隔离变压器U1的7脚，另一端接地；所述的耦合信号发送模块由数据接口、调制电路、功放电路构成；数据接口通过串口与水下数据采集与存储模块信号连接，调制电路一端与数据接口信号连接，另一端与功放电路一端信号连接，功放电路一端与调制电路信号连接，另一端与耦合信号发送线圈连接；所述的耦合信号接收模块由放大电路、前端滤波电路、检波电路、后端滤波电路、数字信号还原电路和数据接口构成；其中，放大电路一端连接耦合信号接收线圈，另一端与前端滤波电路一端信号连接，前端滤波电路另一端与检波电路一端信号连接，检波电路另一端与后端滤波电路一端信号连接，后端滤波电路与数字信号还原电路一端信号连接，数字信号还原电路另一端连接数据接口；所述的调制电路包括时基电路LM555，第一充放电电容C1、第二充放电电容C2，可调电阻R5、频率设置电阻R6、二极管D1和运算放大器LM318N；第一充放电电容C1的一端和时基电路LM555的1脚接地，第一充放电电容C1的另一端与时基电路LM555的5脚连接，二极管D1的阴极、时基电路LM555的6脚、时基电路LM555的2脚、频率设置电阻R6的一端与第二充放电电容C2的一端连接，第二充放电电容C2的另一端接地，频率设置电阻R6的另一端、二极管D1的阳极和时基电路LM555的7脚与可调电阻R5一端连接，可调电阻R5另一端和时基电路LM555的8脚接5V电源，可调电阻R5的可调端与时基电路LM555的7脚连接；时基电路LM555的3脚与运算放大器LM318N的同相输入端连接，运算放大器LM318N的反相输入端与运算放大器LM318N的输出端连接；所述的前端滤波电路6-2包括第一截止频率设置电容C6、第二截止频率设置电容C7，第一截止频率设置电阻R10、第二截止频率设置电阻R11、第一负反馈电阻R12、第二负反馈电阻R13和运算放大器OP07CN；第二截止频率设置电阻R11一端、第一截止频率设置电容C6一端与第一截止频率设置电阻R10的一端连接，第二截止频率设置电阻R11另一端、第二截止频率设置电容C7一端与运算放大器OP07CN的同相输入端连接，第二截止频率设置电容C7另一端接地，第一截止频率设置电容C6另一端、第二负反馈电阻R13一端与运算放大器OP07CN的输出端连接，第二负反馈电阻R13另一端、第一负反馈电阻R12一端与运算放大器OP07CN的反相输入端连接，第一负反馈电阻R12另一端接地；所述的检波电路包括整流二极管D4，第三充放电电容C8，充放电电阻R14，运算放大器LF351AN；整流二极管D4一端、第三充放电电容C8一端、充放电电阻R14一端与运算放大器LF351AN的同相输入端连接，第三充放电电容C8另一端和充放电电阻R14另一端接地，运算放大器LF351AN的反相输入端与运算放大器LF351AN的输出端连接；所述的数字信号还原电路包括滤波电解电容C12、第一偏置电阻R22、第二偏置电阻R23、第一上限电压分压电阻R19、第二上限电压分压电阻R20、第一下限电压分压电阻R24、第二下限电压分压电阻R25、第一上拉电阻R21、第二上拉电阻R26、电压比较器LM339AN和集成与非门SN74LS00N；第一偏置电阻R22一端、第二偏置电阻R23一端、电压比较器LM339AN的5脚和电压比较器LM339AN的7脚与滤波电容C12的负端连接，电压比较器LM339AN的4脚、第一上限电压分压电阻R19的一端与第二上限电压分压电阻R20的一端连接，第二上限电压分压电阻R20的另一端、电压比较器LM339AN的3脚和第一上拉电阻R21一端接+5V，电压比较器LM339AN的2脚、第一上拉电阻R21另一端、集成与非门SN74LS00N的2脚与集成与非门SN74LS00N的1脚连接，第一上限电压分压电阻R19的另一端接地；电压比较器LM339AN的6脚、第一下限电压分压电阻R24的一端与第二下限电压分压电阻R25的一端连接，第二下限电压分压电阻R25的另一端、电压比较器LM339AN的3脚和第二上拉电阻R26一端接+5V，第二上拉电阻R26另一端、电压比较器LM339AN的1脚与集成与非门SN74LS00N的12脚连接，第一下限电压分压电阻R24的另一端接地，集成与非门SN74LS00N的5脚与11脚连接，集成与非门SN74LS00N的6脚与13脚连接。
所属类别：	发明专利