[发明专利]复合电缆、伴随大功率信号的供电与数据传输系统及方法

说明书

本发明公开了一种复合电缆及以该复合电缆为传输载体的一种伴随大功率信号的供电与数据传输系统和传输方法。复合电缆包括大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆，大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆由被覆单元被覆在一起，被覆单元与大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆的空隙中填充有填充物；其中，数据电缆为差分双绞屏蔽电缆。本申请的伴随大功率信号的供电与数据传输系统，利用差分总线固有的共模干扰抑制能力及自身的隔离、滤波、接地措施，加之复合电缆良好的抗干扰能力，能够有效应对伴随大功率信号带来的传导或辐射干扰，确保供电和数据传输的稳定性，能够伴随25kW～35kW的大功率信号进行300米以上的远距离稳定供电和数据传输。

技术领域

本发明涉及于水下声学技术领域，尤其涉及一种复合电缆、伴随大功率信号的供电与数据传输系统及传输方法。

背景技术

船载拖曳声源通常是将水声换能器、状态监测设备安装于拖体内部，由母船通过拖缆释放、拖曳及回收。在收放、航行过程中，状态监测设备实时将拖体的深度、姿态信息及水声换能器发射声波强度的信息上传到母船。上述信息的传输要与驱动声源的大功率信号共用一条拖缆。拖缆的长度视拖速、拖曳深度等因素而定，通常为几百米。

驱动声源的信号的功率为30kW左右，为避免大功率信号对状态监测设备所使用的低压直流供电信号、状态监测设备与母船之间的数据传输造成影响，在供电方面，现有技术方案多采用电池供电，在数据传输方面，现有技术多采用非实时传输或利用光纤传输。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合电缆、伴随大功率信号的供电与数据传输系统及传输方法。

根据本发明的一个方面，本申请提供了一种复合电缆，包括大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆，大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆由被覆单元被覆在一起，被覆单元与大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆的空隙中填充有填充物；其中，数据电缆为差分传输电缆。

可选择地，大功率信号电缆为不具有屏蔽层的非屏蔽电缆；电力电缆和数据电缆为具有屏蔽层的屏蔽电缆。

可选择地，电力电缆包括至少两根电力传输线芯、由内向外依次被覆至少两根电力传输线芯的第一护套和第一屏蔽层。

可选择地，数据电缆包括至少一对差分线芯对、由内向外依次被覆至少一对差分线芯对的第二护套和第二屏蔽层；每对差分线芯对由具有隔离层的两根差分线芯绞合而成，差分线芯的隔离层为镀锡铜丝编织层。

可选择地，被覆单元包括由内向外依次设置的绕包层、外护套和加强层；加强层为铠装钢丝层，加强层包括至少两层铠装钢丝层。

根据本发明的另一个方面，本申请提供了一种伴随大功率信号的供电与数据传输系统，用于监测水声换能器深度、姿态及水声换能器发射声波的强度；系统包括控制系统和监测系统，通过本申请的复合电缆连接控制系统和监测系统；控制系统包括电源模块、上位机；监测系统包括电源管理模块、控制传输模块以及多个传感器节点。复合电缆的大功率信号电缆连接水声换能器和驱动水声换能器的功率放大器。电源模块通过复合电缆的电力电缆与电源管理模块连接，上位机和控制传输模块通过复合电缆的数据电缆连接，上位机和控制传输模块共用一对差分线芯对半双工通信。

可选择地，上位机数据电缆之间设置有第一隔离芯片；控制传输模块与数据电缆之间设置有第二隔离芯片；第一隔离芯片与数据电缆之间设置有第一抗浪涌模块；第二隔离芯片与数据电缆之间设置有第二抗浪涌模块。

可选择地，监测系统的传感器节点包括深度传感器、姿态传感器以及监听水听器；深度传感器用于获取水声换能器的深度信息；姿态传感器用于获取水声换能器的姿态信息；监听水听器用于获取水声换能器发射声波的强度信息。

可选择地，上位机和控制传输模块依据预定的差分协议采用一问一答的模式通信，通过监听水听器按照预定的采样率采集水声换能器发射声波的周期的通信时序。