一种用于金属管道内传感器的低成本穿金属通信系统
系统与控制
2023-04-17 v1 系统与控制
摘要
金属管道及其他容器被广泛用于储存和输送有毒气体与液体。已设计多种传感器以监测金属管道和容器内部环境，如压力、液位和化学传感器。此外，传感器也用于检查和检测管道泄漏。然而，传感器通常置于金属管道和容器外部，并利用超声波监测内部不可见环境。这主要是因为内部传感器若无电缆便无法与外部数据汇通信，而使用电缆会严重破坏金属密封结构。无线通信虽可与内部传感器通信，但因金属高导电性会阻断无线信号而经历高衰减损耗。本文利用现成电子元件开发了一种低成本穿金属通信系统原型。该系统完全可重构，可实现任意调制与编码方案。我们设计了发射模块（包括信号处理微控制器、放大器和发射线圈）与接收模块（包括接收线圈、放大器以及带解调算法和误码率（BER）计算功能的微控制器）。使用不同符号率、距离和发射功率对该原型性能进行了评估。结果表明，在穿透厚度为 7 mm 的铝管时，该通信系统可实现 500 bps 数据率、0.01 BER 和 3.4 cm 通信距离。
引用
@article{arxiv.2304.06890,
title = {A Low-cost Through-metal Communication System for Sensors in Metallic Pipes},
author = {Hongzhi Guo and Marlin Prince and Javionn Ramsey and Jarvis Turner and Marcus Allen and Chevel Samuels and Jordan Atta Nuako},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.06890},
year = {2023}
}