专利名称：能穿透金属仓壁的分离式无源电磁耦合对讲通讯装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及语音对讲通讯装置，特别涉及一种能穿透金属仓壁的分离式无源 电磁耦合对讲通讯装置。该装置适用于船舶、大型金属密闭容器以及屏蔽仓室 等物体，能够实现仓内与仓外人员隔金属仓壁进行语音对讲通讯。
背景技术：
在实际生活和工作中，人们通常利用有线或无线通讯设备来实现距离和空间 上的语音对讲交流。然而在一些受金属仓壁隔离的特殊作业中，由于现有通讯手 段无法实现正常的语音对讲交流，给工作带来不便。比如，对于船舶来说，维修 人员可能潜入深水中检查船底某些部位或者排除螺旋桨上的缠绕物，此时存在维 修人员与船舶内工作人员隔船壁进行对讲通讯的可能，可以想象的通讯方式一种 是相互敲击电4艮码进行交流，另一种是维修人员游出水面进行对话。显然这些通 讯方式对于维修人员来说都不方便。又比如，在化工、冶金和炼油行业，经常使 用大型金属密闭容器作为存储或工作设备(如大型金属反应容器、大型金属反应 塔、大型金属密闭中频炉、储油灌、储气灌等)，在检修和维护过程中需要维修 人员进入大型金属密闭容器内进行操作，此时也存在容器内维修人员与容器外工 作人员隔金属壁进行对讲通讯的问题> 现有的对讲通讯方式有三种，第一种是相 互敲击电报码进行交流，第二种是容器内维修人员爬到入口处或容器外工作人员 到达入口处进行对话交流，第三种是维修人员将有线通讯设备带入容器内通过拖 线进行对话交流。由此可见，这些通讯方式对于现场操作来说都不方便。再比如， 金库以及生产或实验用的金属屏蔽室，也存在室内人员与室外人员进行对话交流 的问题，显然穿墙打洞布置室内外的有线对讲通讯设备是不可取的，因为这样容 易破坏屏蔽室的整体性，导致屏蔽效果下降。
总之，在上述特殊场合的作业中如何克服现有对讲通讯方式的不足，较好的 解决隔金属仓壁进行语音对讲通讯问题是本发明研究的课题。
发明内容
本发明提供一种能穿透金属仓壁的分离式无源电磁耦合对讲通讯装置，目 的旨在解决隔金属仓壁进行语音对讲通讯问题，克服现有对讲通讯方式的不足。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是 一种能穿透金属仓壁的分离式 无源电磁耦合对讲通讯装置，具有有线或无线传送音频信号的双向对讲通道，其 创新在于在所述双向对讲通道的一端设有一个无源对讲终端和一个对讲中继；
所述无源对讲终端主要由动圈式扬声器、第一感应线圈、第一铁芯和^f兹性按钮组成，其中，第一铁芯采用"C，，型或"E"型结构，并且由坡莫合金片制成， 第一感应线圈绕在第一铁芯上，第一感应线圈的两端对应连接动圈式扬声器的两 个接线端，且第一感应线圈的输出阻抗与动圏式扬声器阻抗匹S己，磁性按钮的作
用端设有永》兹体；
所述对讲中继主要由第二感应线圈、第二铁芯、磁控开关和电磁式继电器组 成，其中，第二铁芯与第一铁芯结构相同并且由坡莫合金片制成，第二感应线圈 绕在第二铁芯上，电磁式继电器具有一对动触点和两对静触点，电磁式继电器中 的线圈与磁控开关串联构成回路， 一对动触点连接第二感应线圏两端，两对静触 点连接所述双向对讲通道的对应接线端，以此构成由磁性按钮与磁控开关配合通 过实现电^兹式继电器控制的单工双向对讲通讯电路；
在使用状态下，无源对讲终端位于金属仓壁一侧，而对讲中继位于金属仓壁 另一侧，其中，绕有第一感应线圈的第一铁芯与绕有第二感应线圈的第二铁芯以 "C，，型或"E"型结构的开口端贴靠金属仓壁内外对称设置，同时》兹性按钮作 用端的永磁体与磁控开关在金属仓壁内外对应位置设置，以此构成能穿透金属仓 壁的分离式无源电磁耦合对讲通讯装置。
上述技术方案的有关内容解释如下
1、 上述方案中，所述"具有有线或无线传送音频信号的双向对讲通道"， 其中，"有线或无线"是指音频信号的传送方式采用有线传输或者无线传输， 无线传输可以通过无线收发模块来实现，这些都为现有技术。"双向对讲通道" 是指由两个具有方向性的音频信号传送通道， 一个通道供金属仓壁一侧的工作 人员喊话，另 一侧的工作收听，另 一个通道供金属仓壁另 一侧的工作人员喊话， 一侧的工作收听，这两个通道通过通过切换实现单工双向对讲。
2、 上述方案中，所述"穿透金属仓壁"，其中"穿透"是指采用定向磁场 将音频信号传递到金属仓壁另外一侧，无需破坏金属仓壁的整体性；"金属仓 壁，，是指顺磁性和铁磁性材料的金属仓壁，而抗磁性金属仓壁不适用本发明。 目前的合金材料大多数具有顺磁性，只有Fe、 Co、 Ni等少数金属是铁磁性的， 因此本装置对绝大数的金属仓壁均能适用。
3、 上述方案中，无源对讲终端之所以采用动圈式扬声器(电动式扬声器)， 其原因是由于无源对讲终端中没有供电电源(无源)，因此在工作中当对方喊话 时，动圈式扬声器充当扬声器，当切换对讲通道后动圈式扬声器又作为受话器使 用。动圈式扬声器通常由三部分组成①振动系统，包括锥形纸盆、音圏和定心 支片等；②磁路系统，包括永久磁铁、导磁板和场心柱等；③辅助系统，包括盆架、接线板、压边和防尘盖等。当处于磁场中的音圈有音频电流通过时，就产生 随音频电流变化的磁场，这一磁场和永久磁铁的磁场发生相互作用，使音圏沿着 轴向振动，带动纸盆振动发出声音，当外界有声音时，声音振动带动纸盆振动， 使音圏沿着轴向振动，切割磁力线，就产生随声音振动变化的音频感应电流。
4、上述方案中，所述"坡莫合金"英文为permalloy。坡莫合金指铁镍合 金，其含镍量的范围很广，在35%-90%之间。坡莫合金的最大特点是具有 很高的弱磁场导磁率。它们的饱和磁感应强度一般在0.6-l.OT之间，最早是 以在弱磁场中具有高的磁导率和低的矫顽力而著称。最简单的坡莫合金是铁镍 两种元素组成的合金，通过适当的轧制和热处理，它们能够具备高导^t率，同 时也可以合理搭配铁和镍的含量，获得比较高的饱和磁感应强度。但是，这种 坡莫合金的电阻率低，力学性能不好，所以实际应用并不很多。目前大量应用 的坡莫合金是在铁镍的基础上添加一些其它元素，例如钼、铜等。添加这些元 素的目的是增加材料的电阻率，以减小做成铁芯后的涡流损失。同时，添加元 素也可以提高材料的硬度，这尤其有利于作为磁头等有磨损的应用。我国的坡 莫合金牌号是1JXX。其中，J表示"精密合金"，'T，表示软磁，后面的数字 为序号，通常表示合金中的含镍量。镍含量在30% ~50%之间为低镍合金， 如中国的1J30、 1J34、 1J50、 1J51等。镍含量在65% ~85%之间为高镍合金， 如中国的1J66、 1J79、 1J80、 1J85、 1J86、 1J88等。坡莫合金具有高的导磁率， 低矫顽力，电磁转换效率高。热轧或冷轧硅钢片属于铁硅合金，适用于400Hz 以下场合使用，而坡莫合金正合适于300~3400Hz音频。
5 、上述方案中，所述"第 一感应线圈的输出阻抗与动圈式扬声器阻抗匹配，，， 是指第 一感应线圈的输出阻抗与动圈式扬声器的阻抗相等，可通过调整第 一感 应线圈长度达到阻抗匹配，实现传输功率最大化，有利于无源对讲终端采取无 源设计。
6、上述方案中，所述电》兹式继电器具有一对动触点和两对静触点，动触点 指衔铁的动触点，当线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流， 从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向 铁芯，完成一个动触点在两个静触点之间的切换导通，实现单工双向对讲通讯。 在本发明中， 一对动触点是指两个动触点，用于连接第二感应线圏两端，两对 静触点是指四个静触点，每对由两个静触点构成，其中一对静触点用于连接双 向对讲通道中的一个对讲方向通道的两个接线端，另 一对静触点用于连接另一 个对讲方向通道的两个^l妄线端。7、 上述方案中，所述磁控开关，是一种通过磁场作用来切换开闭状态的元 件，比如干簧管，当磁性按钮上的永磁体接近干簧管时，永磁体所产生的磁场
使干簧管两个舌簧磁化，其中一个舌簧在触点位置上生成N极，另一个舌簧 的触点位置上生成S极，若生成的磁场吸引力克服了舌簧弹性产生的阻力，舌 簧被吸引力作用接触导通，即电路闭合； 一旦磁场力消除，舌簧因弹力作用又 重新分开，即电路断开。本发明磁控开关不局限于干簧管，可以采用现有技术 中其它类型的磁控开关。
8、 上述方案中，第二感应线圈长度为第一感应线圏长度的1~3.5倍，在这 个比例范围内，第二感应线圈与第 一感应线圈的磁场耦合性能最佳。
本发明的设计构思是利用电磁耦合原理，在金属仓壁一侧设置无源对讲终 端，另一侧设置对讲中继，通过无源对讲终端内绕有线圏的铁芯与对讲中继内 绕有线圈的铁芯之间的电磁耦合，来实现穿透金属仓壁的语音通讯。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点
1、 本发明利用电^兹耦合传递语音信号，因此能实现穿透金属的语音通讯， 解决了无线通信存在盲区，有线通信使用连线的缺陷。
2、 本发明无源对讲终端与对讲中继之间的电磁耦合在穿透3毫米以上金属 仓壁壁厚时，仍可形成有效的磁场耦合回路，动态不失真地传输音频信号。
3、 本发明使用的无源对讲终端和对讲中继在空间上可分离，两者便于携带 且安装方便，适合多种场合使用。
4、 本发明无源对讲终端采用无源设计，无需使用电源供电，可实现长时间 通讯，而且结构简单，重量轻，便于携带。
5、 本发明基础上，可以利用载波技术，进一步发展成传输数字信息和数据 的装置。
附图1为本发明实施例原理图。
以上附图中1、无源对讲终端；2、对讲中继；3、金属仓壁；4、动圈式 扬声器；5、第一感应线圈；6、第一铁芯；7、对讲切换按钮；8、第二感应线 圈；9、第二铁芯；10、》兹控开关；11、电^兹式继电器，12、衔铁；13、动触 点；14、静触点；15、静触点；16、前置放大器；17、功率放大器；18、永磁 体；19、扩音器；20、扬声器；21、受话器。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述实施例 一种能穿透金属仓壁的分离式无源电^f兹耦合对讲通讯装置 如图l所示，该对讲通讯装置，包括一个无源对讲终端1、 一个对讲中继2 和匹酉己电3各。
所述无源对讲终端1由主要由动圈式扬声器4、第一感应线圏5、第一铁芯 6和磁性按钮7组成，第 一感应线圈5的两端对应连接动圏式扬声器4的两个 接线端，可通过调节第一感应线图5的长度来改变线圈的阻抗值，达到与动圈 式扬声器4的阻抗匹配，第一铁芯6采用"C"型结构，其采用型号为1J85的 坡莫合金片制成，第一感应线圏5绕在第一铁芯6上，磁性按钮7的作用端设 有永磁体18，对磁性按钮7的操作可使永磁体18前后运动。无源对讲终端1 可设有壳体，动圈式扬声器4、第一感应线圈5、第一铁芯6和磁性按钮7均 安装在壳体内，其中磁性按钮7的按压端伸出壳体，以便操作。
所述对讲中继2主要由第二感应线圈8、第二铁芯9、磁控开关10和电磁式 继电器ll组成，其中，第二铁芯9采用与第一铁芯6结构相同的"C，，型结构， 材质也为1J85的坡莫合金片，第二感应线圈8绕在第二铁芯9上，第二感应线 圏8的长度是第一感应线圏5长度的VJ倍，达到第二感应线圏与第一感应线圏 最佳的磁场耦合性能，磁控开关IO采用干簧管，电磁式继电器ll具有一对动触 点13和两对静触点14, 15,其中， 一对动触点13由两个动触点构成，并且位 于电磁式继电器11的衔铁12上， 一对静触点14由两个静触点构成， 一对静触 点15由两个静触点构成。电磁式继电器11中的线圈与磁控开关10串联构成回 路， 一对动触点13连接第二感应线圈8两端， 一对静触点14用于连接双向对讲 通道中的一个对讲方向通道的两个接线端， 一对静触点15用于连接另一个对讲 方向通道的两个接线端，以此构成由》兹性按钮7与磁控开关10配合通过实现电 磁式继电器11控制的单工双向对讲通讯电路。对讲中继2可设有壳体，第二感 应线圈8、第二铁芯9和磁控开关IO均安装在壳体内，电磁式继电器ll可安装 在壳体内，也可安装在壳体外。
所述匹配电路主要由前置放大器16和功率放大器17组成，前置放大器16 用于处理从无源对讲终端1到另一对讲终端的语音信号，前置放大器16连接在 一对静触点14与另一对讲终端之间构成前置放大。功率放大器17用于处理从另 一对讲终端到无源对讲终端1的语音信号，功率放大器17连接在一对静触点15 与另一对讲终端之间构成功率放大。另一对讲终端可以利用现有的扩音器19， 通过扬声器20和受话器21 (麦克风)进行工作。
在使用状态下，无源对讲终端1位于金属仓壁3 —侧，而对讲中继2位于金属仓壁3另一侧，其中，绕有第一感应线圈5的第一铁芯6与绕有第二感应线圈 8的第二铁芯9以"C"型结构的开口端贴靠金属仓壁3内外对称设置，同时磁 性按钮7作用端的永磁体18与磁控开关IO在金属仓壁3内外对应位置设置。在 未按下磁性按钮7状态下，磁性按钮7作用端的永磁体18相对远离作为磁控开 关10的干簧管，此时干簧管呈现开路状态，电^f兹式继电器11中的一对动触点 13与一对静触点15接通，无源对讲终端1处于接听状态。位于对讲中继2侧的 工作人员可以通过受话器21喊话，音频电信号通过扩音器19、功率放大器17、 电磁式继电器11送到对讲中继2中的第二感应线圈8转换为磁场信号，借助1J85 铁镍合金片制成的第二铁芯9产生高磁感应强度的磁场，定向穿透金属仓壁3, 无源对讲终端1中第一铁芯6接受到磁场信号，通过第一感应线圈5转换为音频 电信号，驱动动圈式扬声器4发出声音。
当无源对讲终端1的使用者需要回复时，按下磁性按钮7，磁性按钮7作用 端的永磁体18相对接近作为磁控开关10的干簧管，此时干簧管呈现闭合状态， 电磁式继电器ll内线圈就会流过一定的电流，从而产生磁场吸合衔铁12，使电 磁式继电器11中的一对动触点13与一对静触点14接通，同时与一对静触点15 断开，无源对讲终端1处于喊话状态。这时，位于无源对讲终端1侧的工作人员 可以喊话，声音通过动圈式扬声器4转换为音频电信号，该音频电信号再通过第 一感应线圈5转换为磁场信号，借助1J85铁镍合金片制成的第一铁芯6产生高 磁感应强度的磁场，定向穿透金属仓壁3，对讲中继2中第二铁芯9接受到磁场 信号，通过第二感应线圈8转换为音频电信号，经前置放大器16传递音频电信 号，最终通过扩音器19驱动扬声器20发出声音。
无源对讲终端1的使用者喊话结束后，放开磁性按钮7，干簧管立即呈现原 始开路状态，导致电磁式继电器11内线圈中的电流消失，磁场的吸合力也随之 消失，衔铁12在弹簧的作用下带动一对动触点13与一对静触点15接通，同时 与一对静触点14断开，无源对讲终端1恢复到原始接听状态。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术 的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。 凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之 内。
权利要求
1、一种能穿透金属仓壁的分离式无源电磁耦合对讲通讯装置，具有有线或无线传送音频信号的双向对讲通道，其特征在于在所述双向对讲通道的一端设有一个无源对讲终端(1)和一个对讲中继(2)；所述无源对讲终端(1)主要由动圈式扬声器(4)、第一感应线圈(5)、第一铁芯(6)和磁性按钮(7)组成，其中，第一铁芯(6)采用“C”型或“E”型结构，并且由坡莫合金片制成，第一感应线圈(5)绕在第一铁芯(6)上，第一感应线圈(5)的两端对应连接动圈式扬声器(4)的两个接线端，且第一感应线圈(5)的输出阻抗与动圈式扬声器(4)阻抗匹配，磁性按钮(7)的作用端设有永磁体(18)；所述对讲中继(2)主要由第二感应线圈(8)、第二铁芯(9)、磁控开关(10)和电磁式继电器(11)组成，其中，第二铁芯(9)与第一铁芯(6)结构相同并且由坡莫合金片制成，第二感应线圈(8)绕在第二铁芯(9)上，电磁式继电器(11)具有一对动触点和两对静触点，电磁式继电器(11)中的线圈与磁控开关(10)串联构成回路，一对动触点连接第二感应线圈(8)两端，两对静触点连接所述双向对讲通道的对应接线端，以此构成由磁性按钮(7)与磁控开关(10)配合通过实现电磁式继电器(11)控制的单工双向对讲通讯电路；在使用状态下，无源对讲终端(1)位于金属仓壁(3)一侧，而对讲中继(2)位于金属仓壁(3)另一侧，其中，绕有第一感应线圈(5)的第一铁芯(6)与绕有第二感应线圈(8)的第二铁芯(9)以“C”型或“E”型结构的开口端贴靠金属仓壁(3)内外对称设置，同时磁性按钮(7)作用端的永磁体(18)与磁控开关(10)在金属仓壁(3)内外对应位置设置，以此构成能穿透金属仓壁的分离式无源电磁耦合对讲通讯装置。
2、 根据权利要求1所述的对讲通讯装置，其特征在于第二感应线圏(8) 长度为第一感应线圏(5)长度的1~3.5倍。
3、 根据权利要求1所述的对讲通讯装置，其特征在于所述坡莫合金选择 1J79、 1J80、 1J85、 1J86、 1J88材料之一。
全文摘要
一种能穿透金属仓壁的分离式无源电磁耦合对讲通讯装置，在双向对讲通道的一端设有一个无源对讲终端和一个对讲中继，无源对讲终端内的动圈式扬声器与第一感应线圈串联，第一感应线圈绕在第一铁芯上，对讲中继内的第二感应线圈绕在第二铁芯上，磁性按钮通过磁控开关使得继电器切换语音通讯的方向，利用无源对讲终端内绕有线圈的第一铁芯与对讲中继内绕有线圈的第二铁芯之间的电磁耦合传递声音信号，解决了特殊场合的作业中现有通讯方式的诸多不足，实现了隔金属仓壁的语音对讲通讯。
文档编号H04M11/02GK101562672SQ200910027488
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者倪苏平, 周景华, 樊文生, 凡 金 申请人:周景华;樊文生;苏州孔雀信天游电子有限公司