水下可见光通信设备的制作方法

1.本实用新型属于水下通信设备领域，具体涉及一种水下可见光通信设备。


背景技术：

2.无线电磁或水声通信应用于水下场景中，在传输速度、信道噪声、端到端数据包传输率等方面都存在较为明显的不足。然而，基于海水对蓝绿光具有“透射窗口”的优势，使得利用发出蓝绿光的led灯珠作为发射单元来发出可见光信号，采用光敏元件作为接收单元进行水下可见光通信成为可能。
3.相比于无线电磁或水声通信而言，水下可见光通信具有信息承载能力强、频率高、传输波束的方向性较好、不占用通信频带（安全保密性高，不易被监听截获）等优点，可实现水下大容量数据的实时高速无线传输，具有较为突出的水下应用优势。
4.现有技术中公告号cn209881793u的专利公开了一种水下可见光通信装置，包括发射装置和接收装置；发射装置包括柱形的发射端壳体，发射端壳体包括前端透明材质制得的前端盖和后端的后端盖，在前端盖内侧设有led灯；后端盖上设有贯穿其厚度方向的通孔并固定有发射端水密插座，且发射端水密插座的连接口朝向发射端壳体外部设置；在发射端壳体内设有发射模块，发射模块的信号输入端与发射端水密插座连接，发射模块的信号输出端与led灯的信号输入端连接。
5.但是上述水下可见光通信装置仍存有一定的不足之处：
6.在其结构中，发射端通过其前端透明且呈平面状的前端盖来发射出可见光信号，接收端通过整体呈球冠状且透明的前盖板来供光穿透，且接收端的前盖板是通过透镜压环来压固，但透镜压环同时对接收端的的前盖板周向形成了遮挡。这样，就使得发射端与接收端只有在基本呈正对时，才能够获得良好的光通信效果。但载有光通信的水下载具及其装载的水下可见光通信装置之间往往是较难正对的，故增大了利用水下可见光通信的难度，限制了水下可见光通信功能的正常实现。
7.基于此，申请人考虑设计一种能够更好保证水下可见光通信功能顺利实现的水下可见光通信设备。


技术实现要素：

8.针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够更好保证水下可见光通信功能顺利实现的水下可见光通信设备。
9.为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
10.水下可见光通信设备，包括光发射器和光接收器，所述光发射器用于对电信号进行处理并转换成可见光信号输出；所述光接收器用于接收可见光信号并处理转换成电信号；
11.所述光发射器和光接收器各自均包括有密封壳体，所述密封壳体内固定安装有电路模块；所述密封壳体上固定设置有供可见光穿透的透光盖；其特征在于：
12.所述透光盖具有透光部和压装部，所述透光部整体为空心半球型结构且凸出于所述密封壳体，所述压装部由所述透光部的边缘沿径向向外延伸而成，所述压装部呈圆形型结构，所述压装部被包夹固定在所述密封壳体的前端端部与压装环之间，且所述压装部的端面与所述密封壳体的前端面之间贴合相连，且贴合相连的贴合面设置有填充有o型密封圈的环形密封槽；
13.所述光发射器中的光发射单元与所述光接收器中的光接收单元各自固定设于所述透光盖的透光部的空心半球型结构的内部。
14.同现有技术相比较，本实用新型水下可见光通信设备具有的优点是：
15.1、可见光发射与接收的角度大，可更好保证光通信功能的顺利实现
16.本技术方案中透光盖采用空心半球型结构的透光部，且光发射单元与接收单元均固定设置在透光部的内部；因为，透光部形成有趋于180度透光区域，可确保透光区域的开阔度（使得可见光的发射和接受角度只受限于光发射单元和接收单元自身限制），这样，即能够使得可见光信号的发射和接收具有最大的通信角度范围，确保水下可见光通信设备的通信功能能够更为顺利的实现。
17.2、结构精简合理，能帮助确保通信功能实现的同时，降低装配难度
18.上述透光盖具有空心半球型结构的透光部，且空心半球型结构的内部具有一定的容积，且可使得处于该容积内的光发射单元或光接收单元均具有更优的光发射或光接收角度，故能够降低光发射单元或光接收单元对装配精度的要求，在有效保证可见光通信功能顺利实现的同时降低装配难度。
19.3、透光盖具有整体为空心半球型结构的透光部，也能够有效帮助降低透光盖的重量，降低装载有水下可见光通信设备的水下载具的负载，帮助提升其续航。
附图说明
20.图1为本实用新型水下可见光通信设备的结构示意图。
21.图2为本实用新型水下可见光通信设备中光发射器的结构示意图。
22.图3为本实用新型水下可见光通信设备中光发射器的剖视图。
23.图4为本实用新型水下可见光通信设备中光发射器的爆炸图。
24.图5为本实用新型水下可见光通信设备中内部结构的爆炸图。
25.图中标记为：
26.a光接收器
27.b光发射器：b0发射单元
28.10密封壳体
29.20透光盖：21透光部，22压装部
30.30压装环
31.40后端盖
32.50水密插座
33.60 o型密封圈
34.70电路模块：71电路板
35.80光收发单元安装基板：81侧面安装孔
36.90基板安装块：91基板安装端
37.100电路模块安装块：101螺纹连接孔
38.110后端盖连接块
39.120 pcb板支撑柱
具体实施方式
40.下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
41.具体实施时：如图1至图5所示，水下可见光通信设备，包括光发射器和光接收器，所述光发射器用于对电信号进行处理并转换成可见光信号输出；所述光接收器用于接收可见光信号并处理转换成电信号；
42.所述光发射器和光接收器各自均包括有密封壳体，所述密封壳体内固定安装有电路模块；所述密封壳体上固定设置有供可见光穿透的透光盖；
43.所述透光盖具有透光部和压装部，所述透光部整体为空心半球型结构且凸出于所述密封壳体，所述压装部由所述透光部的边缘沿径向向外延伸而成，所述压装部呈圆形型结构，所述压装部被包夹固定在所述密封壳体的前端端部与压装环之间，且所述压装部的端面与所述密封壳体的前端面之间贴合相连，且贴合相连的贴合面设置有填充有o型密封圈的环形密封槽；
44.所述光发射器中的光发射单元与所述光接收器中的光接收单元各自固定设于所述透光盖的透光部的空心半球型结构的内部。
45.实施时，透光盖可采用透光率高于90%的玻璃、亚克力、工程塑料或其它耐压的复合材料（例如，以有机玻璃与工程塑料为基材的多层结构）制得。
46.其中，所述光接收器中的光接收单元的设置位置邻近所述透光盖的透光部的空心半球型结构的球心位置。
47.这样一来，可使得光接收单元（如，光敏元件）与透光部各表面位置之间间距更为一致，从而可更好确保多个光接收器在接收单个光发射器的光信号信息的同步一致性。
48.其中，水下可见光通信设备，还包括光收发单元固定安装机构，所述光发射器中的光发射单元与所述光接收器中的光接收单元各自采用所述光收发单元固定安装机构实现在所述密封壳体内的装配固定；
49.所述光收发单元固定安装机构包括光收发单元安装基板和固定于所述密封壳体内部的安装支架，所述光收发单元安装基板的板面设置有板面安装孔，所述板面安装孔用于供所述光发射器中的光发射单元或所述光接收器中的光接收单元固定安装；
50.所述光收发单元安装基板的四周侧面设置有侧面安装孔，所述侧面安装孔通过螺钉与所述安装支架固定连接。
51.采用上述光收发单元安装基板的结构，使其既可用于供光发射器中的光发射单元固定安装，也可以供所述光接收器中的光接收单元固定安装，通用性好。这样，也能够帮助降低光收发单元安装基板的加工难度，提高生产效率。
52.与此同时，采用光收发单元安装基板和安装支架彼此独立且可固定连接的结构，也便于打造流水线来高效装配作业，即：上一工序在光收发单元安装基板上安装光收发单元后，随即，下一工序即可把光收发单元安装基板固定安装至安装支架上。
53.其中，所述光收发单元安装基板的板面上位于各个板面安装孔内部的位置贯穿设置有减重孔；所述光收发单元安装基板的四周侧面上顺同一长度方向间隔设置有多个侧面安装孔。
54.采用上述光收发单元安装基板的结构后，不仅能够通过上述减重孔和多个侧面安装孔来减轻光收发单元安装基板的重量，从而帮助降低水下载具的负载重量。
55.还能够通过减重孔来增大光收发单元的电路板背侧与空气之间的接触散热面积，避免电路板发热造成的热聚集，获得更好的散热效果。
56.此外，还可通过设置的多个侧面安装孔来方便的调节安装连接位置，从而调整光收发单元安装基板上的光发射单元或光接收单元的位置，故能够适应不同功率尺寸的光发射单元或光接收单元安装使用，提升了通用性，降低了开发成本。
57.其中，所述安装支架包括基板安装块、电路模块安装块和后端盖连接块；
58.所述基板安装块具有为供所述光收发单元安装基板固定的基板安装端，所述基板安装块整体固定安装在所述电路模块安装块上；
59.所述电路模块安装块整体为翻转90度的工字板块型结构，所述工字板块型结构的一侧板面用于供所述电路模块的电路板通过pcb板支撑柱和螺钉固定安装；所述工字板块型结构的另一侧板面的横向长度的一段与所述基板安装块之间通过连接件固定相连，横向长度的另一段通过连接件与所述后端盖连接块固定相连；
60.所述后端盖连接块整体呈l型结构，且该l型结构中的竖向部分与所述电路模块安装块固定相连，该l型结构中的横向部分通过连接件与所述密封壳体的后端盖内侧面固定相连。
61.采用上述基板安装块、电路模块安装块和后端盖连接块三部分构成的安装支架，即化整为零，这样不仅便于对各构件进行加工生产，也便于同时对各部分进行单独装配成模块，后再将各模块快速装配成一体，提升装配效率。
62.与此同时，上述工字板块型结构的电路模块安装块在能够满足电路板四周通过pcb支撑柱和螺钉固定安装的同时，大幅降低自身重力，节省制作材料。
63.此外，后端盖连接块整体呈l型结构，具有结构强度高，连接支承牢固可靠的优点。
64.其中，所述电路模块安装块的工字板块型结构中的中间连接部分顺长度方向贯穿设置有至少四个螺纹连接孔。
65.上述至少四个螺纹连接孔的设置，不仅能够使得电路模块安装块进一步减重，还能够灵活选用需连接使用的螺纹连接孔位，从而帮助获得更优的装配连接效果。
66.其中，所述基板安装块整体呈条形板块型结构，所述基板安装端位于所述条形板块型结构长度方向的端部位置，所述基板安装端所在板面设置有至少两个连接孔；
67.所述条形板块型结构的板面上设置有顺长度方向延伸的长条形穿孔，所述长条形穿孔内设置有两颗螺钉，所述两颗螺钉的螺杆部分贯穿所述长条形穿孔后通过螺纹连接在对应的所述螺纹连接孔内，且所述两颗螺钉的螺钉头部抵紧所述长条形穿孔外周的板面实现所述基板安装块在所述电路模块安装块上的固定装配。
68.采用上述基板安装块后，不仅能够通过自身结构中的长条形穿孔来减重；该长条形穿孔的结构设置还便于在锁紧两颗螺钉前，顺长条形穿孔的长度来自由准确的调整基板安装块（及光收发单元）在透光盖的半球型结构内部的固定位置；此外，可调整固定位置的
结构，也使得基板安装块能够适用于不同尺寸的光收发单元的固装使用，通用性好。
69.其中，所述后端盖连接块的l型结构中的竖向部分为条形板块型结构，所述条形板块型结构的板面上设置有顺长度方向延伸的长条形穿孔，所述长条形穿孔内设置有两颗螺钉，所述两颗螺钉的螺杆部分贯穿所述长条形穿孔后通过螺纹连接在对应的所述螺纹连接孔内，且所述两颗螺钉的螺钉头部抵紧所述长条形穿孔外周的板面实现所述后端盖连接块与所述电路模块安装块之间的固定连接。
70.采用上述后端盖连接块结构后，不仅能够通过自身结构中的长条形穿孔来减重；该长条形穿孔的结构设置还便于在锁紧两颗螺钉前，顺长条形穿孔的长度来自由调整电路模块安装块的固定位置，以此来使得电路模块安装块处在理想的固定位置，以及能够适应不同的长度尺寸的电路模块安装块（电路板）的安装需求，通用性好。
71.其中，所述密封壳体的后端盖固定设置有水密插座，所述水密插座内侧的接线端通过线缆与所述电路模块上对应的接口电性连接。
72.水密插座具有良好的防水密封性，故能够使得光发射器的输入接口与光接收器的输出接口与各自外部的电气接头之间能够在水下形成可靠电连接，确保产品使用的安全可靠性。
73.以上仅是本实用新型优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。