跨金属厚壁的视频超声无线通信系统

视频无线传输作为高速通信技术的重要应用场景之一,目前在跨金属超声无线通信领域还鲜见报道,为此,基于FPGA芯片采用单载波时域均衡技术(SC-TDE)搭建了一套高速的跨金属超声无线通信系统。系统以工作频率10 MHz的PZT超声换能器作为超声波的发射端和接收端,基于符号LMS算法在FPGA中构建自适应时域均衡器以实现回波消除。以系统摄像头所采集现场视频数据作为信号源,开展了在厚度50 mm铝板双侧之间的超声无线通信试验。结果表明在穿透厚铝板时,SC-TDE让系统接收信噪比由原来的12 dB提高到26 dB,使得实时视频无线传输得以实现。     

斜射式超声波跨金属厚壁无线通信系统

跨金属无线传输是超声波通信的重要应用场景之一。实际应用中超声波在金属/超声波换能器界面处因反射而造成回波干扰是这类通信系统的天然缺陷。尽管利用回声消除技术能一定程度地克服回波干扰,但这需要调用大量电路硬件或计算资源。该文在超声波跨金属厚壁通信系统中摒弃传统的直射式探头而选用入射角为45°的斜射式探头作为超声波发射和接收换能器,由于斜射式探头偏转了超声波在金属信道内的反射路径,从而大幅降低换能器接收到的回波。在不进行回波消除的前提下,以STM32为主控芯片和自制信号调理电路搭建了一套斜射式超声波跨金属厚壁无线通信系统,同时将之与选用直射式探头作为超声波换能器的通信系统进行对比验证。研究表明,在接收信噪比方面斜射式系统(19.52 dB)远优于直射式系统(9.24 dB),在穿透60 mm的厚铝板时系统实时通信速率达到1.2 Mbit/s,并可实现实时声频传输。