[發(fā)明專利]基于可見(jiàn)光無(wú)線通信的環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210233141.9
• 申請(qǐng)日: 2012-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102843187A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永進(jìn);曹自平;江運(yùn)力;劉芳;丁禮偉;朱洪波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/10
• 分類號(hào): H04B10/10;G01H11/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于可見(jiàn)光無(wú)線通信的環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

壓電式微振動(dòng)傳感器能夠利用壓電材料的壓電效應(yīng)將自然界的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能，對(duì)于材料幾乎是零消耗。自然界的振動(dòng)普遍存在，能為該傳感器提供持續(xù)的振動(dòng)，而且這類傳感器屬于環(huán)境友好型裝置，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染，瞬時(shí)能產(chǎn)生幾伏的電壓。壓電薄膜振動(dòng)傳感器能從周圍環(huán)境捕獲振動(dòng)源的振動(dòng)幅度、頻率等信號(hào)并將之轉(zhuǎn)化為相應(yīng)同步的電信號(hào)。因此壓電式微振動(dòng)傳感器是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中振動(dòng)信號(hào)采集設(shè)備的最佳選擇。

近年來(lái)，隨著LED技術(shù)的迅速發(fā)展，基于白光LED的可見(jiàn)光通信技術(shù)已日益成熟。利用已有的研究成果，進(jìn)一步研究短距離的無(wú)線傳感可見(jiàn)光通信系統(tǒng)。由于壓電薄膜振動(dòng)傳感器能夠很好的捕捉到周圍環(huán)境的微小振動(dòng)信號(hào)，并把振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、體積微小的集成可見(jiàn)光無(wú)線通信的環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境振動(dòng)的感知，可以廣泛應(yīng)用于環(huán)境振動(dòng)感知傳感網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠不產(chǎn)生電磁干擾，也不受外界無(wú)線電磁干擾影響的基于可見(jiàn)光無(wú)線通信的環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于可見(jiàn)光無(wú)線通信的環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)，其特征在于，包括外界振動(dòng)源、信號(hào)發(fā)送端、信號(hào)接收端和信號(hào)處理分析模塊，其中：

所述信號(hào)發(fā)送端包括微振動(dòng)傳感器、偏置電路、LED電源和LED器件，所述信號(hào)接收端包括光電探測(cè)器和功率放大器；

所述微振動(dòng)傳感器用于采集外界振動(dòng)源的振動(dòng)能量信息，并將所述振動(dòng)能量信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸至偏置電路；

所述LED電源向偏置電路提供直流電壓，偏置電路將上述電信號(hào)和LED電源的直流電壓進(jìn)行耦合處理，產(chǎn)生耦合電信號(hào)，并將所述耦合電信號(hào)傳輸至LED器件，驅(qū)動(dòng)LED器件發(fā)光；

所述LED器件將耦合電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光信號(hào)，并利用光場(chǎng)的覆蓋，通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞綄⑺龉庑盘?hào)傳輸至光電探測(cè)器；

所述光電探測(cè)器用于接收上述光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸至功率放大器；

所述功率放大器用于將上述電信號(hào)進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的電信號(hào)傳輸至信號(hào)處理分析模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境振動(dòng)源的感知。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)：所述微振動(dòng)傳感器采用壓電薄膜振動(dòng)傳感器。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1.本發(fā)明所設(shè)計(jì)的可見(jiàn)光無(wú)線通信環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)采用了壓電薄膜振動(dòng)傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界環(huán)境微小振動(dòng)能量的采集并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧方便，可以應(yīng)用于惡劣環(huán)境下的無(wú)線感知網(wǎng)絡(luò)。

2.本發(fā)明所設(shè)計(jì)的可見(jiàn)光無(wú)線通信環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)采用LED器件，利用可見(jiàn)光在自由空間的無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸不產(chǎn)生電磁干擾，也不受外界無(wú)線電磁干擾的影響。

3.本發(fā)明所設(shè)計(jì)的可見(jiàn)光無(wú)線通信環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境振動(dòng)源的感知，有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所提出的可見(jiàn)光無(wú)線通信環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)的傳輸示意圖；

圖2是本發(fā)明所提出的可見(jiàn)光無(wú)線通信環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)的發(fā)送端電路模塊框圖；

圖3是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的可見(jiàn)光無(wú)線通信環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)的壓電薄膜振動(dòng)傳感器功能模塊框圖；

圖4是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的可見(jiàn)光無(wú)線通信環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)的壓電薄膜振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的可見(jiàn)光無(wú)線通信環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)接收端的電路模塊框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于可見(jiàn)光無(wú)線通信的環(huán)境振動(dòng)感知系統(tǒng)，其特征在于，包括外界振動(dòng)源、信號(hào)發(fā)送端、信號(hào)接收端和信號(hào)處理分析模塊，其中：

所述信號(hào)發(fā)送端包括微振動(dòng)傳感器、偏置電路、LED電源和LED器件，所述信號(hào)接收端包括光電探測(cè)器和功率放大器；

所述微振動(dòng)傳感器用于采集外界振動(dòng)源的振動(dòng)能量信息，其工作原理為：通過(guò)壓力材料對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行感知和采集，將環(huán)境振動(dòng)信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能的能量轉(zhuǎn)換，所述微振動(dòng)傳感模塊將振動(dòng)能量信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸至偏置電路；

所述LED電源向偏置電路提供直流電壓，偏置電路將上述電信號(hào)和LED電源的直流電壓進(jìn)行耦合處理，產(chǎn)生耦合電信號(hào)，并將所述耦合電信號(hào)傳輸至LED器件，驅(qū)動(dòng)LED器件發(fā)光；