[发明专利]基于声波的无线能量与信息传送装置

说明书

技术领域

本发明属于无线能量和信息传输的技术领域，涉及一种基于声波的无线能量与信息传送装置。

背景技术

绝大部分的工作设备都需要能量供应，传统的能量传输方式大多通过接触式的插拔接口将能量传输到终端产品，这种传输方式会带来摩擦，易产生电火花等问题，从而影响电气设备的安全可靠性，传统的有线电力传输方式不能满足一些特殊应用场合的需要，如矿井和水下等。

在水下环境中，常需要电能和信号传输接口装置,现在常用的接口装置为水下湿插拔接口，湿插拔接口技术相对成熟，但是存在着先天不足：工作环境周围的水具有导电性，任何极少量的水泄露都可能导致短路，甚至导致事故；湿插拔接头必须通过高达数十公斤的插拔力才能实现正常的插拔作业，对自动工作的机电设备是一个很大的挑战；湿插拔接口需要频繁的挤压插拔操作，巨大的插拔力导致的磨损致使使用寿命严重降低，且需要频繁的维护才能保证安全；湿插拔接口一般价格高昂，对于一些简单的设备，湿插拔接口成本甚至超过了设备的本身。

无线能量传输技术能使我们摆脱传统的能量传输方式，通过电磁辐射、电场耦合、磁场耦合、超声波等形式实现非接触式的能量传输，从而避免因插拔操作所带来的磨损和密封泄漏带来的短路等问题，延长设备在水下的工作时间、提高工作灵活性和工作范围。

通常的无线能量和信号传输媒介都是利用的电磁波，但水对电磁波有很强的吸收能力，在水中电磁波的衰减严重，只能在极短的距离内传输，因此在水下利用声波传输能量和信号具有独特的优势，同时声波传输方式具有无电磁污染、环境友好、功率大、方向性好、穿透能力强、传播距离远和易于获得较集中的声能等特点，因此利用声波可以在水下实现高效率的能量和信息传输。

声波的传播具有方向性，一般超声波换能器生成声场成扇形，接收端接收到的声波能量只占发射能量的一部分。通过采用合理的方法和装置聚焦发射的声波可以提高声波的利用效率，从而提高无线能量和信号的传输效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于声波的无线能量与信息传送装置。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

本发明包括发射端和接收端；发射端和接收端分别带有换能器，所述换能器设置于各自的半空腔内；工作时，两个半空腔对接形成封闭空腔，通过发射端换能器将电能和电信号转换为声波，声波在空腔内直接或经过一次或多次反射后传播到接收端换能器处；接收端换能器将接收到的声波转换为电能和电信号；经过这个过程，能量和信号通过声波传递方式从发射端传递到了接收端。

进一步说，半空腔内的换能器外接有控制电路。

进一步说，发射端与接收端采用凹凸结构对接。

本发明通过发射端和接收端对接形成的空腔来实现声聚集效应，此效应能提高接收端换能器接收到的声波强度，从而提升了传递效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本装置作进一步详述，其中：

图1为本装置使用状态图；

图2为本装置发射端结构示意图；

图3为本装置接收端结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步阐述：

如图1、图2和图3所示，本发明主要包括发射端1，接收端2，发射端的半空腔8，接收端的半空腔8，发射端换能器3，接收端换能器4，发射端控制电路6和接收端控制电路7，发射端换能器与接收端换能器分别由导线连接发射端控制电路和接收端控制电路。

所述的发射端半空腔内包含发射端换能器。所述的接收端半空腔内包含接收端换能器。所述的发射端半空腔和接收端半空腔通过定位槽5定位对接，并组合成一个整体空腔9。所述的发射端换能器和接收端换能器在工作时会共同处于发射端半空腔和接收端半空腔组成的整体空腔内。

本装置的工作过程：发射端换能器将电能和电信号转换为声波，声波在空腔内直接或经过一次或多次反射后传播到接收端换能器处。接收端换能器将接收到的声波转换为电能和电信号。经过这个过程，能量和信号通过声波传递方式从发射端传递到了接收端，实现了无线能量和信号传输的目的。该装置通过发射端和接收端对接形成的空腔来实现声聚集效应，此效应能提高接收端换能器接收到的声波强度，从而提升了传递效率。