本申请涉及水声通信技术领域，尤其涉及一种可集成的水声通信设备。
背景技术：
目前水下通信方式主要有长波通信、水下激光通信、中微子通信、水声通信等。长波通信所需设备体积庞大，价格昂贵，通信效率低，主要用于基地与潜艇之间的远程通信；水下激光通信目前主要研究蓝绿激光水下通信系统，其穿透海水能力强，可实现基地与下潜400米以上的潜艇的通信，通信频带宽，数据传输能力强，但是灵活性不够；中微子通信是近年来新兴的技术，比较复杂，目前还仅仅停留在实验室阶段；声波是一种能在水介质中进行长距离传输的能量形式，因此水声通信是目前水下最合适的无线通信方式。
然而，现有技术中的水声通信设备都是独立模块，只能实现水下数据的传输功能，不能与其他数据采集设备进行集成，导致水下数据采集设备需要与水声通讯设备进行组网后，才能将水下的采集数据通过水声通信设备进行传输和使用，不能实现水下数据采集和传输的便捷化。
可见，现有技术中的水声通信设备都是独立运行，没有与其他水下数据采集设备进行集成，不能实现水下数据采集和传输的便捷化。
技术实现要素：
本申请提供的一种可集成的水声通信设备，解决了不能与其他水下数据采集设备进行集成，不能实现水下数据采集和传输的便捷化的问题。
本实用新型提供一种可集成的水声通信设备，所述设备包括：接收换能器，用于接收水中的第一声波信号，还用于将所述第一声波信号转换成第一电信号；接收电路，与所述接收换能器连接，用于将所述第一电信号转换成第一数字信号；控制器，与所述接收电路相连，用于将所述第一数字信号转换成第一接口信号；接口电路，与所述控制器相连，用于将所述第一接口信号发送到外部设备。
优选地，所述设备还包括：发射电路和发送换能器；所述接口电路还用于接收来自所述外部设备发送的第二接口信号；所述控制器还用于将所述第二接口信号转换成第二数字信号；所述发射电路与所述控制器相连，用于将所述第二数字信号转换成第二电信号；所述发送换能器与所述发射电路相连，用于将所述第二电信号转换成第二声波信号，还用于将所述第二声波信号发送到水中传输。
优选地，所述接口电路包括：串口接口电路；或/和，网口接口电路。
优选地，所述串口接口电路包括：接收器和接口插座；所述接收器的第一输入端与所述控制器的第一输出端相连，所述接收器的第一输出端与所述接口插座的第一端相连，所述接收器的第二输入端与所述接口插座的第二端相连，所述接收器的第二输出端与所述控制器的第一输入端相连。
优选地，所述串口接口电路还包括第一整流电路，所述第一整流电路包括：第一电感，所述第一电感的第一端与所述接收器的第一输出端相连，所述第一电感的第二端与所述接口插座的第一端相连，第一电容，所述第一电容的第一端与所述接收器的第一输出端相连，所述第一电容的第二端接地，第二电容，所述第二电容的第一端接地，所述第二电容的第二端与所述第一电感的第二端相连。
优选地，所述串口接口电路还包括第二整流电路，所述第二整流电路包括：第二电感，所述第二电感的第一端与所述接收器的第二输入端相连，所述第二电感的第二端与所述接口插座的第二端相连，第三电容，所述第三电容的第一端与所述接收器的第二输入端相连，所述第三电容的第二端接地，第四电容，所述第四电容的第一端接地，所述第四电容的第一端还与所述接口插座的第三端相连，所述第四电容的第二端与所述第二电感的第二端相连。
优选地，所述串口接口电路还包括稳压电路，所述稳压电路包括：
第五电容，所述第五电容的第一端与所述接收器的第三输入端相连，所述第五电容的第一端还与外部电源相连，所述第五电容的第二端接地；第六电容，所述第六电容的第一端与所述第五电容的第一端相连，所述第六电容的第二端接地。
优选地，所述网口接口电路包括：网卡收发器、网口变压器和连接器；所述网卡收发器的输入端与所述控制器的第二输出端相连，所述网卡收发器的输出端与所述网口变压器的输入端相连，所述网卡收发器的输出端与所述连接器相连。
优选地，所述接收电路包括：第一放大电路，所述第一放大电路的输入端与所述接收换能器相连，用于放大所述接收换能器输出的所述第一电信号，得到第三电信号；第一数字处理电路，所述第一数字处理电路的输入端与所述第一放大电路的输出端相连，用于将所述放大电路输出的所述第三电信号转换成第一模拟信号；a/d转换电路，所a/d转换电路的输入端与所述第一数字处理电路的输出端相连，所述a/d转换电路的输出端与所述控制器相连，用于将所述第一数字处理电路输出的所述第一模拟信号转换成所述第一数字信号；第一电源电路，所述第一电源电路分别与所述第一放大电路、所述第一数字处理电路和所述a/d转换电路相连，用于提供电能。
优选地，所述发射电路包括：d/a转换电路，所述d/a转换电路的输入端与所述控制器相连，用于将所述控制器输出的所述第二数字信号转换成第二模拟信号；第二数字处理电路，所述第二数字处理电路的输入端与所述d/a转换电路的输出端相连，用于将所述d/a转换电路输出的所述第二模拟信号转换成第四电信号；第二放大电路，所述第二放大电路的输入端与所述第二数字处理电路的输出端相连，所述第二放大电路的输出端与所述发送换能器相连，用于放大所述第二数字处理电路输出的第四电信号，得到所述第二电信号；第二电源电路，所述第二电源电路分别与所述第二放大电路、所述第二数字处理电路和所述d/a转换电路相连，用于提供电能。
本实用新型提供的可集成的水声通信设备，所述设备包括：接收换能器，用于接收水中的第一声波信号，还用于将所述第一声波信号转换成第一电信号；接收电路，与所述接收换能器连接，用于将所述第一电信号转换成第一数字信号；控制器，与所述接收电路相连，用于将所述第一数字信号转换成第一接口信号；接口电路，与所述控制器相连，用于将所述第一接口信号发送到外部设备。本实用新型提供的水声通信设备通过接口电路可集成到水下其他设备中，使其他设备具有水声通信的能力，实现水下数据采集和传输的便捷化。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种可集成的水声通信设备的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种可集成的水声通信设备的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的一种串口接口电路的电路示意图；
图4是本实用新型实施例提供的一种网口接口电路的结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的一种串口接口电路的电路示意图；
图6是本实用新型实施例提供的一种网口接口电路的电路示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1是本实用新型实施例提供的一种可集成的水声通信设备的结构示意图；如图1所示，本实用新型实施例的可集成的水声通信设备具体包括：
接收换能器110，用于接收水中的第一声波信号，还用于将所述第一声波信号转换成第一电信号。
接收电路120，与所述接收换能器110连接，用于将所述第一电信号转换成第一数字信号。
控制器130，与所述接收电路120相连，用于将所述第一数字信号转换成第一接口信号。
接口电路140，与所述控制器130相连，用于将所述第一接口信号发送到外部设备。
具体地，水声换能器是将电信号转换为水声信号或将水声信号转换为电信号的器件，将电信号转换成水声信号的换能器，用来向水中辐射声波，称为发送换能器；将声信号转换成电信号的换能器，用来接收水中的声信号，称为接收换能器，也常称为水听器。
在本实用新型的实施例中，接收换能器110监听水声的震动获取到声波信号并转换成电信号，经过接收电路120的放大、滤波和数模转换等得到数字信号，控制器130将所述数字信号经过处理和解析得到发送方发送的原始数据，将原始数据或者所述数字信号经过控制器130中的接口协议模块转换成接口信号，通过接口电路140发送到外部设备进行读取，完成所述通信设备的信号接收过程。
本实用新型提供的一种可集成的水声通信设备，所述设备包括：接收换能器，用于接收水中的第一声波信号，还用于将所述第一声波信号转换成第一电信号；接收电路，与所述接收换能器连接，用于将所述第一电信号转换成第一数字信号；控制器，与所述接收电路相连，用于将所述第一数字信号转换成第一接口信号；接口电路，与所述控制器相连，用于将所述第一接口信号发送到外部设备。本实用新型提供的水声通信设备通过接口电路可集成到水下其他设备中，使其他设备具有水声通信的能力，实现水下数据采集和传输的便捷化。
图2是本实用新型实施例提供的一种可集成的水声通信设备的结构示意图；如图2所示，本实用新型实施例的可集成的水声通信设备具体包括：
接收换能器210，用于接收水中的第一声波信号，还用于将所述第一声波信号转换成第一电信号；接收电路220，与所述接收换能器210连接，用于将所述第一电信号转换成第一数字信号；控制器230，与所述接收电路220相连，用于将所述第一数字信号转换成第一接口信号；
所述设备还包括：
发射电路240、发送换能器250、串口接口电路260和网口接口电路270；
所述串口接口电路260和网口接口电路270用于接收来自所述外部设备发送的第二接口信号；所述控制器230用于将所述第二接口信号转换成第二数字信号；所述发射电路240与所述控制器230相连，用于将所述第二数字信号转换成第二电信号；所述发送换能器250与所述发射电路240相连，用于将所述第二电信号转换成第二声波信号，还用于将所述第二声波信号发送到水中传输。
在本实用新型的一个实施例中，所述接收电路，包括：
第一放大电路，所述第一放大电路的输入端与所述接收换能器相连，用于放大所述接收换能器输出的所述第一电信号，得到第三电信号；第一数字处理电路，所述第一数字处理电路的输入端与所述第一放大电路的输出端相连，用于将所述放大电路输出的所述第三电信号转换成第一模拟信号；a/d转换电路，所a/d转换电路的输入端与所述第一数字处理电路的输出端相连，所述a/d转换电路的输出端与所述控制器相连，用于将所述第一数字处理电路输出的所述第一模拟信号转换成所述第一数字信号；第一电源电路，所述第一电源电路分别与所述第一放大电路、所述第一数字处理电路和所述a/d转换电路相连，用于提供电能。
在本实用新型的一个实施例中，所述发射电路，包括：
d/a转换电路，所述d/a转换电路的输入端与所述控制器相连，用于将所述控制器输出的所述第二数字信号转换成第二模拟信号；第二数字处理电路，所述第二数字处理电路的输入端与所述d/a转换电路的输出端相连，用于将所述d/a转换电路输出的所述第二模拟信号转换成第四电信号；第二放大电路，所述第二放大电路的输入端与所述第二数字处理电路的输出端相连，所述第二放大电路的输出端与所述发送换能器相连，用于放大所述第二数字处理电路输出的第四电信号，得到所述第二电信号；第二电源电路，所述第二电源电路分别与所述第二放大电路、所述第二数字处理电路和所述d/a转换电路相连，用于提供电能。
具体地，在本实用新型的一个实例中，信号接收过程为：接收换能器210监听水声的震动获取到声波信号并转换成电信号，所述电信号经过接收电路220中的第一放大电路、第一数字处理电路和a/d转换电路的转换得到数字信号，控制器230将所述数字信号经过处理和转换成接口信号，所述接口信号通过串口接口电路260或者网口接口电路270发送到外部设备，使外部设备获取到发送方发送的原始数据。
信号发送过程为：所述串口接口电路260或网口接口电路270用于接收来自所述外部设备发送的接口信号，所述控制器230用于将所述接口信号转换成数字信号，所述数字信号经过所述发射电路240中的d/a转换电路、第二数字处理电路和第二放大电路转换成电信号，所述电信号通过所述发送换能器250转换成声波信号发送到接收端，使接收端接收到外部设备的原始数据。
图3是本实用新型实施例提供的一种串口接口电路的电路示意图；如图3所示，串口接口电路300具体包括：
接收器310和接口插座320；
所述接收器310的第一输入端与所述控制器301的第一输出端相连，所述接收器310的第一输出端与所述接口插座320的第一端相连，所述接收器310的第二输入端与所述接口插座320的第二端相连，所述接收器310的第二输出端与所述控制器310的第一输入端相连。
具体地，当所述串口接口电路300发送数据时，所述接收器310的第一输入端接收来自所述控制器301发送的串行数据，通过所述接口插座320的第一端发送到接收端；当所述串口接口电路300接收数据时，所述接收器310的第二输入端接收来自所述接口插座320的第二端传输的串行数据，通过所述接收器320的第二输出端发送到所述控制器301。
如图3所示，所述串口接口电路300还包括：
第一整流电路，所述第一整流电路包括：第一电感l1，所述第一电感l1的第一端与所述接收器310的第一输出端相连，所述第一电感l1的第二端与所述接口插座320的第一端相连；第一电容c1，所述第一电容1的第一端与所述接收器310的第一输出端相连，所述第一电容c1的第二端接地；第二电容c2，所述第二电容c2的第一端接地，所述第二电容c2的第二端与所述第一电感l1的第二端相连。
所述串口接口电路300还包括：第二整流电路，所述第二整流电路包括：第二电感l2，所述第二电感l2的第一端与所述接收器310的第二输入端相连，所述第二电感l2的第二端与所述接口插座320的第二端相连；第三电容c3，所述第三电容c3的第一端与所述接收器310的第二输入端相连，所述第三电容c3的第二端接地；第四电容c4，所述第四电容c4的第一端接地，所述第四电容c4的第一端还与所述接口插座320的第三端相连，所述第四电容c4的第二端与所述第二电感l2的第二端相连。
所述串口接口电路300还包括：稳压电路，所述稳压电路包括：第五电容c5，所述第五电容c5的第一端与所述接收器310的第三输入端相连，所述第五电容c5的第一端还与外部电源vcc相连，所述第五电容c5的第二端接地；第六电容c6，所述第六电容c6的第一端与所述第五电容c6的第一端相连，所述第六电容c5的第二端接地。
图4是本实用新型实施例提供的一种网口接口电路的结构示意图；如图4所示，网口接口电路400具体包括：
网卡收发器410、网口变压器420和连接器430；
所述网卡收发器410的输入端与所述控制器401的第二输出端相连，所述网卡收发器410的输出端与所述网口变压器420的输入端相连，所述网卡收发器410的输出端与所述连接器相连。
图5是本实用新型实施例提供的一种串口接口电路的电路示意图；如图5所示，本实施例的串口接口电路中的接收器u38为max3221芯片，其中，max3221芯片的引脚1接地，引脚2和引脚4为倍压充电泵的正极和负极，引脚2和引脚4之间通过电容c169相连；引脚3通过电容c171后接地，使充电泵产生+5.5v电压；引脚5和引脚6之间通过电容c170相连，为反向电荷泵的正极和负极；引脚7通过电容c172后接地，使充电泵产生-5.5v电压；引脚8为接收器输入端，通过整流电路与接口插座j1的引脚1和引脚2相连，其中，整流电路由电容c165、电容c167和电感l6组成；引脚9为ttl/cmos接收器输出，在引脚9增加上拉电阻r32；引脚10悬空；引脚11为ttl/cmos驱动器输入；引脚12通过串联电阻r33与3.3v的电源相连；引脚13为驱动器输出，通过整流电路与接口插座j1的引脚3相连，整流电路由电容c164、电容c166和电感l5组成；引脚14接地，引脚15通过稳压电路与3.3v电源相连，整流电路由电容c163和电容c168组成。
本实施例中，各部件的具体连接方式如图5所示，在此不再赘述。图5所示出的连接方式仅是本发明的一个实施例，本发明中各部件的具体连接方式等可以有多种，在此不再赘述。
图6是本实用新型实施例提供的一种网口接口电路的电路示意图；如图6所示，在本实施例中网卡收发器u11为ksz8081芯片，网口变压器t1为h1102nl芯片，连接器j4为rj45。其中，ksz8081芯片的引脚3、引脚4、引脚5、引脚6分别与h1102nl芯片的引脚8、引脚6、引脚3、引脚1相连，ksz8081芯片的引脚19、引脚20、引脚21、引脚24、引脚10、引脚11为信号输入端，引脚12、引脚13、引脚15、引脚17和引脚16为信号输出端，并且输入和输出端都分别与上述控制器的输入和输出端相连，在引脚10、引脚12、引脚13、引脚17、引脚15和引脚16上都分别串联上拉电阻r15、r77、r78、r79、r13和r12；引脚9、引脚1、引脚2、引脚22、引脚25引脚14都接地，如附图6所示串联有c129、电阻r80、电容c37、电容c112、电容c38、电容c70、电容c113、电容c62；引脚7和引脚8听过电容c71、电容72和y1后相连并且接地；引脚23通过发光二极管d2和电阻r127后接地。
h1102nl芯片的引脚16、引脚15、引脚14、引脚9分别与连接器j4为rj45的引脚1、引脚2、引脚3、引脚8相连；h1102nl芯片的引脚2和引脚7分别串联电容c63和c64后接地；引脚4、引脚5、引脚12和引脚13悬空；引脚15、引脚10串联电阻r125、电阻126、电容c65和电感l9后接地。
连接器j4为rj45的引脚4、引脚5、引脚7和引脚8串联电阻r108、电阻r112、电容c65和电感l9后接地；引脚13串联电感l9后接地。
本实施例中，各部件的具体连接方式如图6所示，在此不再赘述。图6所示出的连接方式仅是本发明的一个实施例，本发明中各部件的具体连接方式等可以有多种，在此不再赘述。
本实用新型提供的可集成的水声通信设备，所述设备包括：接收换能器，用于接收水中的第一声波信号，还用于将所述第一声波信号转换成第一电信号；接收电路，与所述接收换能器连接，用于将所述第一电信号转换成第一数字信号；控制器，与所述接收电路相连，用于将所述第一数字信号转换成第一接口信号；接口电路，与所述控制器相连，用于将所述第一接口信号发送到外部设备。本实用新型提供的水声通信设备通过接口电路可集成到水下其他设备中，使其他设备具有水声通信的能力，实现水下数据采集和传输的便捷化。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种可集成的水声通信设备，其特征在于，所述设备包括：
接收换能器，用于接收水中的第一声波信号，还用于将所述第一声波信号转换成第一电信号；
接收电路，与所述接收换能器连接，用于将所述第一电信号转换成第一数字信号；
控制器，与所述接收电路相连，用于将所述第一数字信号转换成第一接口信号；
接口电路，与所述控制器相连，用于将所述第一接口信号发送到外部设备。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
发射电路和发送换能器；
所述接口电路还用于接收来自所述外部设备发送的第二接口信号；
所述控制器还用于将所述第二接口信号转换成第二数字信号；
所述发射电路与所述控制器相连，用于将所述第二数字信号转换成第二电信号；
所述发送换能器与所述发射电路相连，用于将所述第二电信号转换成第二声波信号，还用于将所述第二声波信号发送到水中传输。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述接口电路包括：
串口接口电路；或/和，网口接口电路。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述串口接口电路包括：
接收器和接口插座；
所述接收器的第一输入端与所述控制器的第一输出端相连，所述接收器的第一输出端与所述接口插座的第一端相连，所述接收器的第二输入端与所述接口插座的第二端相连，所述接收器的第二输出端与所述控制器的第一输入端相连。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述串口接口电路还包括第一整流电路，
所述第一整流电路包括：
第一电感，所述第一电感的第一端与所述接收器的第一输出端相连，所述第一电感的第二端与所述接口插座的第一端相连，
第一电容，所述第一电容的第一端与所述接收器的第一输出端相连，所述第一电容的第二端接地，
第二电容，所述第二电容的第一端接地，所述第二电容的第二端与所述第一电感的第二端相连。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述串口接口电路还包括第二整流电路，
所述第二整流电路包括：
第二电感，所述第二电感的第一端与所述接收器的第二输入端相连，所述第二电感的第二端与所述接口插座的第二端相连，
第三电容，所述第三电容的第一端与所述接收器的第二输入端相连，所述第三电容的第二端接地，
第四电容，所述第四电容的第一端接地，所述第四电容的第一端还与所述接口插座的第三端相连，所述第四电容的第二端与所述第二电感的第二端相连。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述串口接口电路还包括稳压电路，
所述稳压电路包括：
第五电容，所述第五电容的第一端与所述接收器的第三输入端相连，所述第五电容的第一端还与外部电源相连，所述第五电容的第二端接地，
第六电容，所述第六电容的第一端与所述第五电容的第一端相连，所述第六电容的第二端接地。
8.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述网口接口电路包括：
网卡收发器、网口变压器和连接器；
所述网卡收发器的输入端与所述控制器的第二输出端相连，所述网卡收发器的输出端与所述网口变压器的输入端相连，所述网卡收发器的输出端与所述连接器相连。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述接收电路，包括：
第一放大电路，所述第一放大电路的输入端与所述接收换能器相连，用于放大所述接收换能器输出的所述第一电信号，得到第三电信号；
第一数字处理电路，所述第一数字处理电路的输入端与所述第一放大电路的输出端相连，用于将所述放大电路输出的所述第三电信号转换成第一模拟信号；
a/d转换电路，所a/d转换电路的输入端与所述第一数字处理电路的输出端相连，所述a/d转换电路的输出端与所述控制器相连，用于将所述第一数字处理电路输出的所述第一模拟信号转换成所述第一数字信号；
第一电源电路，所述第一电源电路分别与所述第一放大电路、所述第一数字处理电路和所述a/d转换电路相连，用于提供电能。
10.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述发射电路，包括：
d/a转换电路，所述d/a转换电路的输入端与所述控制器相连，用于将所述控制器输出的所述第二数字信号转换成第二模拟信号；
第二数字处理电路，所述第二数字处理电路的输入端与所述d/a转换电路的输出端相连，用于将所述d/a转换电路输出的所述第二模拟信号转换成第四电信号；
第二放大电路，所述第二放大电路的输入端与所述第二数字处理电路的输出端相连，所述第二放大电路的输出端与所述发送换能器相连，用于放大所述第二数字处理电路输出的第四电信号，得到所述第二电信号；
第二电源电路，所述第二电源电路分别与所述第二放大电路、所述第二数字处理电路和所述d/a转换电路相连，用于提供电能。
技术总结