[發(fā)明專利]一種水下非接觸式電能數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110393814.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN113132022A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶勇;郭啟萌;陳翔;李貞輝;唐建中;陳正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/80
• 分類號(hào): H04B10/80;H04B10/116;H04B13/02;H02J50/12
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發(fā)明公開了一種水下非接觸式電能數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包含輸入側(cè)系統(tǒng)與輸出側(cè)系統(tǒng)；輸入側(cè)系統(tǒng)接收水下其他裝置提供的電能與數(shù)據(jù)，以“電—磁”、“電—光”的能量轉(zhuǎn)換形式，發(fā)送電能與數(shù)據(jù)，并“光—電”的能量轉(zhuǎn)換形式，接收輸出側(cè)系統(tǒng)發(fā)出的光信號(hào)；輸出側(cè)系統(tǒng)，以“磁—電”、“光—電”的能量轉(zhuǎn)換形式，接收來自輸入側(cè)系統(tǒng)的電能與數(shù)據(jù)，并以“電—光”的能量轉(zhuǎn)換形式，發(fā)送水下其他裝置提供的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)輸入側(cè)系統(tǒng)與輸出側(cè)系統(tǒng)之間能量的非接觸式傳輸與全雙工可見光通信。本發(fā)明集成度高，體積小，承壓能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間非接觸式的高效供電與高速全雙工高速數(shù)據(jù)通信，提升了水下機(jī)電設(shè)備之間的供電與通信的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于水下非接觸式電能數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，具體地說，涉及一種能夠在實(shí)現(xiàn)水下設(shè)備之間非接觸式能量傳輸?shù)耐瑫r(shí)，可以進(jìn)行設(shè)備之間全雙工高速數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

海洋蘊(yùn)含十分豐富的資源，隨著海洋探測(cè)與考察的高科技領(lǐng)域飛速發(fā)展，海洋技術(shù)越來越先進(jìn)。但是，我們?nèi)匀幻媾R著來自于海洋的諸多挑戰(zhàn)。由于海水環(huán)境中包含較多的導(dǎo)電粒子，因此，海水環(huán)境對(duì)水下機(jī)電設(shè)備的使用十分不利，水下電氣系統(tǒng)可能存在系統(tǒng)短路、漏電等安全隱患。

在一些特殊的場(chǎng)景下，當(dāng)水下航行器執(zhí)行任務(wù)之前，需要首先進(jìn)行狀態(tài)自檢，這個(gè)過程中需要基站為水下航行器提供可靠的供電與通信，當(dāng)航行器完成自檢之后，會(huì)啟動(dòng)并出站執(zhí)行任務(wù)?，F(xiàn)有的航行器與基站之間的有線線纜連接方案，使航行器在出站過程中不得不扯斷與母體基站之間的連接線纜，這對(duì)航行器的出站非常不利，嚴(yán)重甚至?xí)o航行器或基站造成不可挽回的損壞。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種適用于水下的非接觸式電能數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種水下非接觸式電能數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)包括輸入側(cè)系統(tǒng)、輸出側(cè)系統(tǒng)，所述輸入側(cè)系統(tǒng)，包含“電—磁”轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)發(fā)送端模塊、信號(hào)接收端模塊；所述輸出側(cè)系統(tǒng)，包含“磁—電”轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)發(fā)送端模塊、信號(hào)接收端模塊；所述輸入側(cè)系統(tǒng)，用于接收水下其他裝置或系統(tǒng)提供的電能與數(shù)據(jù)，以“電—磁”與“電—光”的能量轉(zhuǎn)換形式，將電能與數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，并以“光—電”的能量轉(zhuǎn)換形式，接收所述輸出側(cè)系統(tǒng)發(fā)出的調(diào)制光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)；所述輸出側(cè)系統(tǒng)，接收來自所述輸入側(cè)系統(tǒng)的磁能與調(diào)制光信號(hào)，以“磁—電”、“光—電”的能量轉(zhuǎn)換形式，接收電能和數(shù)據(jù)，并以“電—光”的能量轉(zhuǎn)換形式，將水下其他裝置或系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)以調(diào)制光信號(hào)發(fā)送至輸入側(cè)系統(tǒng)；所述輸入側(cè)系統(tǒng)與輸出側(cè)系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)非接觸式能量傳輸、全雙工數(shù)據(jù)通信。

所述信號(hào)發(fā)送端模塊包括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)調(diào)制模塊、通信光源。

所述信號(hào)接收端模塊包括光電探測(cè)器、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)解調(diào)模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊。

所述通信光源是發(fā)光二極管，所述光電探測(cè)器是雪崩二極管。

所述“電—磁”轉(zhuǎn)換模塊至少包含：逆變電路模塊、控制模塊、電流采樣模塊、初級(jí)側(cè)電容補(bǔ)償模塊、耦合器初級(jí)側(cè)線圈。

所述“磁—電”轉(zhuǎn)換模塊至少包含：耦合器次級(jí)側(cè)線圈、次級(jí)側(cè)電容補(bǔ)償模塊、整流濾波模塊、電壓調(diào)整模塊。

本發(fā)明的工作原理是：

本發(fā)明中，所述輸入側(cè)系統(tǒng)將所述“電—磁”轉(zhuǎn)換模塊、所述信號(hào)發(fā)送端模塊、所述信號(hào)接收端模塊高度集成，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了能量的“電—磁”形式轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)的“電—光”、“光—電”形式轉(zhuǎn)換，所述輸出側(cè)系統(tǒng)將所述“磁—電”轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)發(fā)送端模塊、信號(hào)接收端模塊高度集成，同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的“磁—電”形式轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)的“電—光”、“光—電”形式轉(zhuǎn)換。