专利名称：水下感应耦合数据传输系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量仪器，特别是涉及利用海水作为传输介质构成感应耦合回路进行海洋环境数据传输的仪器。
背景技术：
海洋环境数据是海洋资源开发、海洋科学研究和海洋环境保护的基础，将现场测量的海洋环境数据远距离实时传输对海洋环境数据资料作用的发挥更具有重要意义。
随着卫星通讯和遥测遥感技术的发展，海洋环境测量数据在水上空间的长距离实时传输已经实现。比如，设置在调查船或遥测浮标上的水上中央数据处理机可将各水下仪器采集的测量数据通过卫星传输到远离海岸的陆上甚至几千公里以外，为远距离的用户提供实时海洋环境监测数据资料。
海洋环境监测数据长距离实时传输的基本条件首先是将设置在水下的海洋仪器传感器现场测量的海洋环境数据传输到水上设备，才能再通过卫星通讯远距离传送。
目前，海洋仪器水下传感器所测量的数据主要通过电缆传输到水上终端装置。一般来说，海洋仪器为多参数测量，多个水下传感器设置在不同深度的水层，获得测量数据通过多芯电缆传输到水上终端装置。所采用的多芯电缆为铠装电缆，既具有足够拉力系留多个水下传感器，又能分别传输各水下传感器的测量数据。
图1为现有技术的浮标系留的温盐链设置图。如图所示，温盐链的测量海水温度、盐度的水下传感器(CT、CTD)在浮标系留的垂直电缆上呈链条状设置。水下传感器6通过多芯铠装电缆5与浮标体2内的水上终端装置4连接，水上终端装置4设置数据采集和处理的单片机，单片机连接无线电发射机。各水下传感器6测头感知的水下海洋环境参数由传感器电路转换成电信号并由多芯电缆传递给单片机，采集和处理的海洋环境监测数据资料由无线电发射机通过浮标体2顶端的天线1实时提供给远距离的用户。
如上所述的现有技术中，海洋仪器水下传感器与水上终端装置的数据传输系统以多芯铠装电缆为主体，水下传感器的测量数据通过铠装电缆传输到水上装置。为此，电缆上必须设置分岔，以便与每个水下传感器的传输线连接，这就对电缆的水密提出了较高的要求。特别是，在同一垂直剖面的不同水深位置设置若干测量传感器时，电缆连接的可靠性就成为很大的问题。而且，水下传感器在铠装电缆上固定连接好后，不易改动其连接位置，给某些海上现场测量工作增加了困难。同时，铠装电缆的价格较高，增加了上述海洋仪器的制造成本。
发明内容
针对现有技术海洋仪器利用多芯铠装电缆进行水下传感器与水上装置的数据传输所存在的上述问题，本实用新型推出一种新结构的水下-水上数据传输系统，利用分别套在同一根钢缆上的水下传感器感应磁环和水上终端装置感应磁环与海水构成的电磁感应耦合回路，以实现卡在钢缆一端的水下传感器与另一端的水上终端装置之间的数据传输。
本实用新型所涉及的水下感应耦合数据传输系统，主要由水下传感器、水上终端装置以及穿过水下传感器和水上终端装置感应磁环的水下钢缆组成。水下传感器固定在水下钢缆上，水下传感器的耐压水密壳体上端设置感应磁环，感应磁环套在水下钢缆的下部，水下传感器耐压水密壳体下端由紧固件卡在水下钢缆上。水上终端装置设置在水上，水上终端装置的感应磁环设置在水下并套在水下钢缆的上端，感应磁环通过水密信号电缆与水上终端装置连接。
水下传感器感应磁环的半边环上绕有初级线圈，线圈的两端与传感器的电路连接，绕有线圈的部分磁环密封在水下传感器的耐压水密壳体内。
水上终端装置感应磁环的半边环上绕有次级线圈，线圈的两端与水上终端装置内的接收电路连接。
水下传感器感应磁环的初级线圈与水上终端装置感应磁环的次级线圈，通过水下钢缆和海水构成单匝回路，形成电磁耦合回路。水下钢缆为塑包钢缆，沉放在水中，钢缆两端与海水导通，钢缆下端锚定在海底。固定在钢缆上的传感器测头感知的水下海洋环境参数监测信号由传感器电路转换成电信号并传递给感应磁环上的初级线圈，再通过水下钢缆和海水构成的回路，以电磁耦合方式传送到水上终端装置感应磁环的次级线圈，然后通过水密信号电缆传递到水上终端装置。水上终端装置将接收的水下海洋环境监测数据资料显示、记录或利用无线电发射机通过浮标体顶端的天线实时提供给远距离的用户。
本实用新型所涉及的水下感应耦合数据传输系统，采用感应耦合数传技术，水下传感器与传送数据的钢缆无直接连接，钢缆放入两个耦合的感应磁环内，装拆非常方便，减小直接连接的高水密性要求以及对可靠性的影响，并且对钢缆无任何损坏。
本系统在应用时，可以在水下测量剖面里任意增减传感器，还可任意更换安装位置，能覆盖海洋的全部深度，为海上现场测量工作增加了方便。而且，所采用的电缆是普通的塑包钢缆，可以大大降低数据传输系统的成本，具有广泛的推广应用价值。
图1为现有技术的浮标系留的温盐链设置示意图。
图2a、图2b为本实用新型的水下感应耦合数据传输系统的电磁感应耦合原理示意图。
图3为本实用新型的水下感应耦合数据传输系统在系留浮标的结构图。
图4为本实用新型的水下感应耦合数据传输系统中水下传感器固定在水下钢缆上的设置图。
图中标记说明1、天线 2、浮标体3、海面 4、水上终端装置4a、终端装置感应磁环5、多芯铠装电缆6、水下传感器 6a、传感器感应磁环7、重块 8、水下钢缆9、金属转环 10、限位环11、水密插头12、水密信号电缆
13、紧固件 14、锚R、海水与钢缆回路具体实施方式
现结合附图对本实用新型所涉及的水下感应耦合数据传输系统的具体实施方式
予以说明。图2a和图2b为水下感应耦合数据传输系统的电磁感应耦合原理示意图。图3为水下感应耦合数据传输系统在系留浮标的结构图。图4为水下感应耦合数据传输系统中水下传感器固定在塑包钢缆上的设置图。
如图所示，本实用新型所涉及的水下感应耦合数据传输系统，主要由水下传感器6、水上终端装置4以及穿过水下传感器感应磁环6a和水上终端装置感应磁环4a的水下钢缆8组成。水下传感器6的耐压水密壳体上端设置感应磁环6a，感应磁环6a套在水下钢缆8的下部，感应磁环6a的内孔与钢缆之间有间隙。水下传感器6的耐压水密壳体下端由紧固件13卡在水下钢缆8上。水上终端装置4的感应磁环4a套在水下钢缆8的上端，感应磁环4a的内孔与钢缆之间有间隙。感应磁环4a通过水密信号电缆12和水密插头11与水上终端装置4连接。水下钢缆8沉放在水中并由锚14锚定在海底。
水下传感器感应磁环6a的半边环上绕有初级线圈，线圈的两端与传感器6的电路连接，绕有线圈的部分磁环密封在水下传感器6的耐压水密壳体内。水上终端装置感应磁环4a的半边环上绕有次级线圈，线圈的两端与水上终端装置4内的接收电路连接。
水下传感器感应磁环6a的初级线圈与水上终端装置感应磁环4a的次级线圈，通过水下钢缆8和海水构成的单匝回路R，形成电磁耦合回路。水下传感器测量的海洋环境监测数据通过水下钢缆和海水构成的回路，以电磁耦合方式传送到水上终端装置。
权利要求1.一种水下感应耦合数据传输系统，包括水下传感器和水上终端装置，水下传感器设置传感器测头和传感器电路，水上终端装置包括数据采集和处理的单片机，其特征在于水下传感器和水上终端装置由水下钢缆连接，水下传感器壳体上端设置的感应磁环和水上终端装置连接的感应磁环套在水下钢缆上，水下钢缆的下端锚定在海底。
2.根据权利要求1所述的水下感应耦合数据传输系统，其特征在于，水下传感器耐压水密壳体下端设置紧固件，紧固件卡在水下钢缆上。
3.根据权利要求1所述的水下感应耦合数据传输系统，其特征在于，水上终端装置的感应磁环套在水下钢缆的上端，感应磁环通过水密信号电缆和水密插头与水上终端装置连接。
4.根据权利要求3所述的水下感应耦合数据传输系统，其特征在于，水上终端装置的感应磁环的上下两侧设置限位环，限位环套在水下钢缆上。
5.根据权利要求1所述的水下感应耦合数据传输系统，其特征在于，水下传感器感应磁环的半边环上绕有初级线圈，线圈的两端与传感器的电路连接。
6.根据权利要求5所述的水下感应耦合数据传输系统，其特征在于，水下传感器感应磁环的绕有线圈的部分磁环密封在水下传感器的耐压水密壳体内。
7.根据权利要求1所述的水下感应耦合数据传输系统，其特征在于，水上终端装置感应磁环的半边环上绕有次级线圈，线圈的两端与水上终端装置内的接收电路连接。
8.根据权利要求1所述的水下感应耦合数据传输系统，其特征在于，水下钢缆为塑包钢缆，钢缆两端与海水导通。
9.根据权利要求1所述的水下感应耦合数据传输系统，其特征在于，水下钢缆与套在钢缆上的感应磁环内孔之间有间隙。
专利摘要本实用新型公开一种新结构的水下—水上数据传输系统，利用分别套在同一根钢缆上的水下传感器感应磁环和水上终端装置感应磁环与海水构成的电磁感应耦合回路，实现卡在钢缆一端的水下传感器与另一端的水上终端装置之间的数据传输。水下传感器感应磁环的半边环上绕有初级线圈，线圈的两端与传感器的电路连接。水上终端装置感应磁环的半边环上绕有次级线圈，线圈的两端与水上终端装置内的接收电路连接。钢缆上的传感器测量的海洋环境监测数据以电磁耦合方式传送到水上终端装置进行显示、记录或实时传输给远距离的用户。
文档编号G08C17/04GK2901455SQ20062002543
公开日2007年5月16日 申请日期2006年3月1日 优先权日2006年3月1日
发明者李红志, 邓云, 王欣, 张金平 申请人:国家海洋技术中心