CN105743587A - 水下语音收发器、水上语音收发器及水声对讲系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下语音收发器，包括水下壳体以及电路系统，所述电路系统包括水下语音拾音器、水下扬声器及水下水声换能器，还包括水下语音信号处理电路，水下水声信号处理电路，水下主控CPU，水下电源管理电路，水下PTT开关，发出不同的触发信号给水下主控CPU；当水下PTT开关断开时，水下主控CPU控制水下水声信号处理电路工作，水下语音收发器的工作模式为接收模式；当水下PTT开关闭合时，水下主控CPU控制水下语音信号处理电路工作，水下语音收发器的工作模式为发射模式。不但简化了电路形式，降低电路功耗，而且有效提高通信的保密性。

Description

水下语音收发器、水上语音收发器及水声对讲系统

技术领域

本发明涉及水下语音实时传输领域，尤其涉及一种水下语音收发器、水上语音收发器及水声对讲系统。

背景技术

水下救援打捞、潜水探险摄影等水下作业活动中，潜水作业人员之间以及潜水员与陆上指挥员之间往往需要进行通信联系，以便于相互协调配合开展作业。水中只有声信号能有效的进行长距离的传输，因此潜水作业人员通常使用基于水声通信技术的水声对讲系统进行水下与水上的通信。市场上现有的水声对讲系统较少，现有的这些水声对讲系统体积大、功耗高、不便于携带和安装。

考虑到水声对讲系统功耗低、体积小、便携等要求，水声对讲系统应力求结构紧凑，电路形式尽可能简单、可靠，目前成熟的水声通信方式很多，大多采用数字编码技术，具有通信可靠、作用距离远等特点，但是其电路实现较为复杂。结合水声对讲系统通信距离短、结构尺寸小、功耗低的特点，数字编码技术不适用于通信距离短、结构尺寸小、功耗低的水声对讲系统。

发明内容

为此，本发明旨在解决现有的水声对讲系统体积大、功耗高、不便于携带的技术问题，提出一种结构尺寸小、功耗低且便于携带的水下语音收发器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种水下语音收发器，包括水下壳体以及电路系统，所述电路系统包括水下语音拾音器、水下扬声器及水下水声换能器，还包括，

水下语音信号处理电路，连接在水下语音拾音器与水下水声换能器之间，控制将水下语音拾音器采集的语音信号经过处理后通过水下水声换能器发射出去；

水下水声信号处理电路，连接在水下扬声器与水下水声换能器之间，控制将水下水声换能器采集的超声波信号经过处理后通过水下扬声器播放出来；

水下主控CPU，根据水下PTT开关的触发信号控制水下语音信号处理电路及水下水声信号处理电路进行工作；

水下电源管理电路，给水下主控CPU供电，并在水下主控CPU的控制下分别给水下语音信号处理电路及水下水声信号处理电路供电；

水下PTT开关，发出不同的触发信号给水下主控CPU；

当水下PTT开关断开时，水下主控CPU控制水下水声信号处理电路工作，水下语音收发器的工作模式为接收模式；

当水下PTT开关闭合时，水下主控CPU控制水下语音信号处理电路工作，水下语音收发器的工作模式为发射模式。

优选地，在所述水下壳体上还设有水下电源开关，水下电源开关串接在水下电源管理电路中。

优选地，在所述水下壳体上还设有用于装配潜水面罩的转接件，所述水下语音拾音器穿过所述转接件可伸入到潜水面罩内部。

优选地，所述水下水声信号处理电路包括顺次电连接第一前置放大器、第一32-37KHz带通滤波器、第一混频电路、第一300-3300Hz带通滤波器、第一驱动电路，还包括第一检波电路，所述第一检波电路与第一300-3300Hz带通滤波器电连接；

所述第一前置放大器与所述水下水声换能器电连接，所述第一驱动电路与所述水下扬声器电连接，所述第一检波电路通过所述水下主控CPU与所述第一驱动电路电连接。

优选地，所述水下语音信号处理电路包括顺次电连接的第三前置放大器、第三300-3300Hz带通滤波器、第一通道选择电路、第三混频电路、第三32-37KHz带通滤波器、第一功率放大器、第一升压变压器；

所述第三前置放大器还与所述水下语音拾音器电连接，所述第一升压变压器还与所述水下水声换能器电连接，所述第一通道选择电路还与所述水下主控CPU电连接。

本发明的实施例还提供一种水上语音收发器，包括水上壳体以及电路系统，所述电路系统包括水上语音拾音器、水上扬声器及水上水声换能器，还包括，

水上语音信号处理电路，连接在水上语音拾音器与水上水声换能器之间，控制将水上语音拾音器采集的语音信号经过处理后通过水上水声换能器发射出去；

水上水声信号处理电路，连接在水上扬声器与水上水声换能器之间，控制将水上水声换能器采集的超声波信号经过处理后通过水上扬声器播放出来；

水上主控CPU，根据水上PTT开关的触发信号控制水上语音信号处理电路及水上水声信号处理电路进行工作；

水上电源管理电路，给水上主控CPU供电，并在水上主控CPU的控制下分别给水上语音信号处理电路及水上水声信号处理电路供电；

水上PTT开关，发出不同的触发信号给水上主控CPU；

当水上PTT开关断开时，水上主控CPU控制水上水声信号处理电路工作，水上语音收发器的工作模式为接收模式；

当水上PTT开关闭合时，水上主控CPU控制水上语音信号处理电路工作，水上语音收发器的工作模式为发射模式。

优选地，所述水上壳体上还设有水上电源开关及用于控制水上扬声器音量大小的音量调节按键，所述水上电源开关串接在水上电源管理电路中。

优选地，所述水上水声信号处理电路包括顺次电连接第二前置放大器、第二32-37KHz带通滤波器、第二混频电路、第二300-3300Hz带通滤波器、第二驱动电路，还包括第二检波电路，所述第二检波电路与第二300-3300Hz带通滤波器电连接；

所述第二前置放大器与所述水上水声换能器电连接，所述第二驱动电路与所述水上扬声器电连接，所述第二检波电路通过所述水上主控CPU与所述第二驱动电路电连接。

优选地，所述水上语音信号处理电路包括顺次电连接的第四前置放大器、第四300-3300Hz带通滤波器、第四通道选择电路、第四混频电路、第四32-37KHz带通滤波器、第二功率放大器、第二升压变压器；

所述第四前置放大器还与所述水上语音拾音器电连接，所述第二升压变压器还与所述水上水声换能器电连接，所述第二通道选择电路还与所述水上主控CPU电连接。

本发明的实施例还提供一种水声对讲系统，包括水下语音收发器及水上语音收发器；

所述水下语音收发器包括水下语音拾音器、水下语音信号处理电路、水下扬声器、水下水声信号处理电路、水下水声换能器、水下主控CPU、水下电源管理电路及水下PTT开关，所述水下语音信号处理电路分别与所述水下语音拾音器、水下主控CPU、水下电源管理电路及水下水能换能器电连接，所述水下水声信号处理电路分别与所述水下扬声器、水下主控CPU、水下电源管理电路及水下水能换能器电连接，所述水下主控CPU与所述水下电源管理电路电连接；

所述水上语音收发器包括水上语音拾音器、水上语音信号处理电路、水上扬声器、水上水声信号处理电路、水上水声换能器、水上主控CUP、水上电源管理电路及水上PTT开关，所述水上语音信号处理电路分别与所述水上语音拾音器、水上主控CPU、水上电源管理电路及水上水能换能器电连接，所述水上水声信号处理电路分别与所述水上扬声器、水上主控CPU、水上电源管理电路及水上水能换能器电连接，所述水上主控CPU与所述水上电源管理电路电连接；

所述水声对讲系统的工作模式为：

第一种模式：当水下主控CPU检测到水上PTT按键的触发信号后，控制水下水声信号处理电路工作，水下语音收发器处于接收状态，水上主控CPU控制水上语音信号处理电路工作，水上语音收发器处于发射状态，并对该工作模式进行计时，计时达到预设值后水声对讲系统处于待机状态；

第二种模式：当水上主控CPU检测到水下PTT按键的触发信号后，控制水上水声信号处理电路工作，水上语音收发器处于接收状态，水下主控CPU控制水下语音信号处理电路工作，水下语音收发器处于发射状态，并对该工作模式进行计时，计时达到预设值后水声对讲系统处于待机状态。

本发明实施例的水下语音收发器，采用水下主控CPU根据水下PTT开关的触发信号去控制语音收发器的工作模式，采用模拟调制技术，不但简化了电路形式，降低电路功耗。而且，应用在水声通信中能减少电路输出功率，节约通信频带，同时能够有效提高通信的保密性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明一种实施例的水下语音收发器的结构框图；

图2是本发明一种实施例的水上语音收发器的结构框图；

图3是本发明一种实施例的水下水声信号处理电路的结构示意图；

图4是本发明一种实施例的水上水声信号处理电路的结构示意图；

图5是本发明一种实施例的水下语音信号处理电路的结构示意图；

图6是本发明一种实施例的水上语音信号处理电路的结构示意图；

图7是本发明一种实施例的水下语音收发器的外观结构示意图；

图8是本发明一种实施例的水上语音收发器的外观结构示意图；

图中附图标记表示为：10-水下壳体；20-转接件；30-水下电源开关；40-水下PTT开关；50-水上PTT开关；60-音量调节开关；70-水上电源开关；80-水上壳体；110-水下语音拾音器；120-水下扬声器；130-水下语音信号处理电路；140-水下主控CPU；150-水下电源管理电路；160-水下水声信号处理电路；170-水下水声换能器；131-第三前置放大器；132-第三300-3300Hz带通滤波器；133-第一通道选择电路；134-第三混频电路；135-第三32-37KHz带通滤波器；136-第一功率放大器；137-第一升压变压器；161-第一前置放大器；162-第一32-37KHz带通滤波器；163-第一混频电路；164-第一300-3300Hz带通滤波器；165-第一驱动电路；166-第一检波电路；210-水上语音拾音器；220-水上扬声器；230-水上语音信号处理电路；240-水上主控CPU；250-水上电源管理电路；260-水上水声信号处理电路；270-水上水声换能器；231-第四前置放大器；232-第四300-3300Hz；233-第二通道选择电路；234-第四混频电路；235-第四32-37KHz带通滤波器；236-第二功率放大器；237-第二升压变压器；261-第二前置放大器；262-第二32-37KHz带通滤波器；263-第二混频电路；264-第二300-3300Hz带通滤波器；265-第二驱动电路；266-第二检波电路。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1及图7所示，本发明的实施例提供了一种水下语音收发器，包括水下壳体10及位于壳体内部的电路系统，所述电路系统包括水下语音拾音器110、水下扬声器120及水下水声换能器170；所述水下语音拾音器110用于采集操作人员的语音信号，转换为电信号输入到电路系统中进行处理；所述水下水声换能器170为收发合置的超声换能器，中心频率32kHz，用于发射和接收超声波，完成电/声信号转换。所述水下扬声器120用于输出语音信号，优选地，所述水下扬声器120采用陶瓷片扬声器。

所述电路系统还包括水下语音信号处理电路130，水下主控CPU140，水下电源管理电路150、水下水声信号处理电路160。

水下语音信号处理电路130，连接在水下语音拾音器110与水下水声换能器170之间，控制将水下语音拾音器110采集的语音信号经过处理后通过水下水声换能器170发射出去。

如图5所示，所述水下语音信号处理电路130包括顺次电连接的第三前置放大器131、第三300-3300Hz带通滤波器132、第一通道选择电路133、第三混频电路134、第三32-37KHz带通滤波器135、第一功率放大器136、第一升压变压器137；所述第三前置放大器131还与所述水下语音拾音器110电连接，所述第一升压变压器137还与所述水下水声换能器170电连接，所述第一通道选择电路133还与所述水下主控CPU140电连接。

首先通过水下语音拾音器110将语音信号转换为电信号，然后经过第三前置放大器131将微弱的电信号放大，并通过第三300-3300Hz带通滤波器132将放大后的语音信号提取出来，然后通过第三混频电路134和第三32-37kHz带通滤波器135将语音信号调制为单边带调制信号，最后经过第一功率放大器136和第一升压变压器137将调制后的语音信号输送给水下水声换能器170并通过换能器170将超声波信号发送出去。

水下主控CPU140在接收到水下PTT开关的触发信号后，首先控制第一通道选择电路133产生350ms的单频触发信号,然后控制第一通道选择电路133恢复为语音通道输出。

第一功率放大器136采用两路集成功率运算放大器TCA0372推挽输出，结合后端的第一升压变压器137，能够产生高电压，大电流的输出信号，用于推动水下水声换能器170发送调制信号。而且，集成功率运算放大器结构体积小，电路简单，功率输出大，能够满足小体积下的系统的设计要求。

水下水声信号处理电路160，连接在水下扬声器120与水下水声换能器170之间，控制将水下水声换能器170采集的超声波信号经过处理后通过水下扬声器120播放出来；

如图3所示，所述水下水声信号处理电路160包括顺次电连接第一前置放大器161、第一32-37KHz带通滤波器162、第一混频电路163、第一300-3300Hz带通滤波器164、第一驱动电路165，还包括第一检波电路166，所述第一检波电路166与第一300-3300Hz带通滤波器164电连接；所述第一前置放大器161与所述水下水声换能器170电连接，所述第一驱动电路165与所述水下扬声器120电连接，所述第一检波电路166通过所述水下主控CPU140与所述第一驱动电路165电连接。

首先通过水下水能换能器170将水声信号(超声波信号)转换为电信号，然后经过第一前置放大器161将微弱的电信号放大，并通过第一32-37kHz带通滤波器162将放大后的通信信号提取出来，再通过第一混频电路163和第一300-3300Hz带通滤波器164的处理后将语音信号解调出来，最后经过第一驱动电路165将解调后的语音信号输送给水下扬声器120，通过水下扬声器120还原语音信号并进行播放。

第一前置放大器161通过运放、电阻和电容构成，运放选用低功耗低噪声双运放ADA4692-2，单个运放静态电流为180uA，噪声谱密度为16nV√Hz，采用该运放进行多级的信号放大时，能够保证信号放大的同时，保证放大电路的低功耗，非常适合电池供电的便携设备的应用。

第一32-37KHz带通滤波器162通过运放、电阻和电容构成，运放选用低功耗低噪声四运放ADA4692-4，由该运放构成的4阶切比雪夫滤波器能够有效的提取带宽内的有效信号。使用运放构建4阶带通滤波器具有较高的选择性和性价比，能够方便的根据电路要求进行参数调整，与集成滤波器芯片相比较，运放构建的4阶带通滤波器在电路体积允许的情况下能保证滤波器电路的低功耗要求。

信号单边带解调通过第一混频电路163完成，第一混频电路163则通过模拟开关CD4066和带通滤波器构成；两路差分信号输入两路模拟开关，由两路差分本振信号控制两路模拟开关的切换。两路模拟开关的输出信号经过带通滤波器，获得混频后的信号，完成电路的混频功能。第一混频电路163的方式一般采用乘法器芯片，完成两路信号相乘，但现有的乘法器芯片工作电流较大，不适合在低功耗的电路中使用，选用模拟开关的方式完成两路信号相乘，即保证了电路的原有功能，又降低了电路的功耗，非常适合在低功耗的电路中使用。

水下主控CPU140，根据水下PTT开关40的触发信号控制水下语音信号处理电路130及水下水声信号处理电路160进行工作；

水下主控CPU140采用TI公司的MSP430系列的MSP430F1611，在保证性能的情况下，超低功耗的MCU能够进一步的降低系统的功耗，同时采用MSP430系列的MSP430F1611芯片，能够有效减少水下语音收发器的开发成本。

水下主控CPU140主要完成水下语音收发器的工作状态控制。当接收到水下水声信号处理电路160的触发信号后，水下主控CPU140将通过模拟开关打开水下水声信号处理电路160中水下扬声器120的驱动电路的工作电源，然后对工作状态进行定时，当定时时间达到预设值后，如20s，关闭驱动电路工作电源，恢复初始状态，等待下一次的触发信号。当接收到水下PTT开关40的触发信号后，水下主控CPU140将通过模拟开关打开水下语音信号处理电路130的接收电路及驱动电路的工作电源，然后对工作状态进行定时，当定时时间达到预设值后，如20s，关闭语音信号处理电路130的接收电路及驱动电路的工作电源，恢复到初始状态，等待下一次的触发信号。

优选地，水下水声信号处理电路160的触发信号为50ms的单频信号，经过水下水声信号处理电路160的处理后，转换为350ms的包络脉冲信号，当水下主控CPU140接收到包络脉冲信号的上升沿后，启动内部定时器对包络信号的脉宽进行计数，在接收到包络脉冲信号的下降沿后，停止计数器，水下主控CPU140对定时器的计数进行判断，当计数值大于350ms的延时，判断为接收到包络信号，否则重新等待触发信号。

水下电源管理电路150，给水下主控CPU140供电，并在水下主控CPU140的控制下分别给水下语音信号处理电路130及水下水声信号处理电路160供电；

水下电源管理电路150主要由线性稳压芯片ADP3338，TPS7333和模拟开关TPS2080，TPS2085等构成。外部供电电源采用电压为7.2V的锂电池，锂电池容量大，可充电，能够重复利用，同时采用片式的锂电池能够在保证电池容量的情况下，减少电池的整体体积。线性稳压芯片ADP3338将7.2V电源电压转换为5V工作电压，同时稳压芯片TPS7333将5V工作电压再转换为3.3V工作电压。两种工作电压在水下主控CPU140的控制下通过模拟开关TPS2080和TPS2085提供给水下语音信号处理电路130和水下水声信号处理电路160，同时水下主控CPU140通过模拟开关根据水下语音收发器的工作状态，完成对水下语音信号处理电路130和水下水声信号处理电路160的电源管理，到达降低电路功耗的目的。

水下PTT开关40，发出不同的触发信号给水下主控CPU140；当水下PTT开关断开时，水下主控CPU控制水下水声信号处理电路工作，水下语音收发器的工作模式为接收模式；当水下PTT开关闭合时，水下主控CPU控制水下语音信号处理电路工作，水下语音收发器的工作模式为发射模式。

优选地，所述水下PTT开关40使用磁感应开关，配合感应磁铁一起使用，感应磁铁接近感应开关时导通，系统切换到发射模式，感应磁铁远离感应开关时断开，系统切换到接收模式。

作为进一步的改进，在所述水下壳体10上还设有水下电源开关30，水下电源开关30串接在水下电源管理电路中。所述水下电源开关30用于系统的开启和关闭控制，水下电源开关30为两个触水开关触点，下水后自动导通，水下语音收发器开始工作于接收模式，上岸后自动断开。

更进一步地，在所述水下壳体10上还设有用于装配潜水面罩的转接件20，所述水下语音拾音器110穿过所述转接件20可伸入到潜水面罩内部。通过所述转接件20可以将水下语音收发器与潜水面罩组装为一体，根据不同潜水面罩接口可以对转接件20进行定制，从而配合市面上主流潜水面罩的使用。

结合图2及图8所示，本发明的实施例还提供一种水上语音收发器，包括水上壳体80及位于壳体内部的电路系统，所述电路系统包括水上语音拾音器210、水上扬声器220及水上水声换能器270；所述水上语音拾音器210用于采集操作人员的语音信号，转换为电信号输入到电路系统中进行处理；所述水上水声换能器270为收发合置的超声换能器，中心频率32kHz，用于发射和接收超声波，完成电/声信号转换。所述水上扬声器220用于输出语音信号，优选地，所述水上扬声器220采用陶瓷片扬声器。

所述电路系统还包括水上语音信号处理电路230，水上主控CPU240，水上电源管理电路250、水上水声信号处理电路260。

水上语音信号处理电路230，连接在水上语音拾音器210与水上水声换能器270之间，控制将水上语音拾音器210采集的语音信号经过处理后通过水上水声换能器270发射出去。

如图6所示，所述水上语音信号处理电路230包括顺次电连接的第四前置放大器231、第四300-3300Hz带通滤波器232、第二通道选择电路233、第四混频电路234、第四32-37KHz带通滤波器235、第二功率放大器236、第二升压变压器237；所述第四前置放大器231还与所述水上语音拾音器210电连接，所述第二升压变压器237还与所述水上水声换能器270电连接，所述第二通道选择电路233还与所述水上主控CPU240电连接。

首先通过水上语音拾音器210将语音信号转换为电信号，然后经过第四前置放大器231将微弱的电信号放大，并通过第四300-3300Hz带通滤波器232将放大后的语音信号提取出来，然后通过第四混频电路234和第四32-37kHz带通滤波器235将语音信号调制为单边带调制信号，最后经过第二功率放大器236和第二升压变压器237将调制后的语音信号输送给水上水声换能器270并通过换能器270将超声波信号发送出去。

水上主控CPU240在接收到水上PTT开关的触发信号后，首先控制第二通道选择电路233产生350ms的单频触发信号,然后控制第二通道选择电路233恢复为语音通道输出。

第二功率放大器236采用两路集成功率运算放大器TCA0372推挽输出，结合后端的第二升压变压器237，能够产生高电压，大电流的输出信号，用于推动水上水声换能器270发送调制信号。而且，集成功率运算放大器结构体积小，电路简单，功率输出大，能够满足小体积下的系统的设计要求。

水上水声信号处理电路260，连接在水上扬声器220与水上水声换能器270之间，控制将水上水声换能器270采集的超声波信号经过处理后通过水上扬声器220播放出来；

如图4所示，所述水上水声信号处理电路260包括顺次电连接第二前置放大器261、第二32-37KHz带通滤波器262、第二混频电路263、第二300-3300Hz带通滤波器264、第二驱动电路265，还包括第二检波电路266，所述第二检波电路266与第二300-3300Hz带通滤波器264电连接；所述第二前置放大器261与所述水上水声换能器270电连接，所述第二驱动电路265与所述水上扬声器220电连接，所述第二检波电路266通过所述水上主控CPU240与所述第二驱动电路265电连接。

首先通过水上水能换能器270将水声信号(超声波信号)转换为电信号，然后经过第二前置放大器261将微弱的电信号放大，并通过第二32-37kHz带通滤波器262将放大后的通信信号提取出来，再通过第二混频电路263和第二300-3300Hz带通滤波器264的处理后将语音信号解调出来，最后经过第二驱动电路265将解调后的语音信号输送给水上扬声器220，通过水上扬声器220还原语音信号并进行播放。

第二前置放大器261通过运放、电阻和电容构成，运放选用低功耗低噪声双运放ADA4692-2，单个运放静态电流为180uA，噪声谱密度为16nV√Hz，采用该运放进行多级的信号放大时，能够保证信号放大的同时，保证放大电路的低功耗，非常适合电池供电的便携设备的应用。

第二32-37KHz带通滤波器262通过运放、电阻和电容构成，运放选用低功耗低噪声四运放ADA4692-4，由该运放构成的4阶切比雪夫滤波器能够有效的提取带宽内的有效信号。使用运放构建4阶带通滤波器具有较高的选择性和性价比，能够方便的根据电路要求进行参数调整，与集成滤波器芯片相比较，运放构建的4阶带通滤波器在电路体积允许的情况下能保证滤波器电路的低功耗要求。

信号单边带解调通过第二混频电路263完成，第二混频电路263则通过模拟开关CD4066和带通滤波器构成；两路差分信号输入两路模拟开关，由两路差分本振信号控制两路模拟开关的切换。两路模拟开关的输出信号经过带通滤波器，获得混频后的信号，完成电路的混频功能。第二混频电路263的方式一般采用乘法器芯片，完成两路信号相乘，但现有的乘法器芯片工作电流较大，不适合在低功耗的电路中使用，选用模拟开关的方式完成两路信号相乘，即保证了电路的原有功能，又降低了电路的功耗，非常适合在低功耗的电路中使用。

水上主控CPU240，根据水上PTT开关40的触发信号控制水上语音信号处理电路230及水上水声信号处理电路260进行工作；

水上主控CPU240采用TI公司的MSP430系列的MSP430F1611，在保证性能的情况下，超低功耗的CPU能够进一步的降低系统的功耗，同时采用MSP430系列的MSP430F1611芯片，能够有效减少水下语音收发器的开发成本。

水上主控CPU240主要完成水上语音收发器的工作状态控制。当接收到水上水声信号处理电路260的触发信号后，水上主控CPU240将通过模拟开关打开水上水声信号处理电路260中水上扬声器220的驱动电路的工作电源，然后对工作状态进行定时，当定时时间达到预设值后，如20s，关闭驱动电路工作电源，恢复初始状态，等待下一次的触发信号。当接收到水上PTT开关40的触发信号后，水上主控CPU240将通过模拟开关打开水上语音信号处理电路230的接收电路及驱动电路的工作电源，然后对工作状态进行定时，当定时时间达到预设值后，如20s，关闭水上语音信号处理电路230的接收电路及驱动电路的工作电源，恢复到初始状态，等待下一次的触发信号。

优选地，水上水声信号处理电路260的触发信号为50ms的单频信号，经过水上水声信号处理电路260的处理后，转换为350ms的包络脉冲信号，当水上主控CPU240接收到包络脉冲信号的上升沿后，启动内部定时器对包络信号的脉宽进行计数，在接收到包络脉冲信号的下降沿后，停止计数器，水上主控CPU240对定时器的计数进行判断，当计数值大于350ms的延时，判断为接收到包络信号，否则重新等待触发信号。

水上电源管理电路250，给水上主控CPU240供电，并在水上主控CPU240的控制下分别给水上语音信号处理电路230及水上水声信号处理电路260供电；

水上电源管理电路250主要由线性稳压芯片ADP3338，TPS7333和模拟开关TPS2080，TPS2085等构成。外部供电电源采用电压为7.2V的锂电池，锂电池容量大，可充电，能够重复利用，同时采用片式的锂电池能够在保证电池容量的情况下，减少电池的整体体积。线性稳压芯片ADP3338将7.2V电源电压转换为5V工作电压，同时稳压芯片TPS7333将5V工作电压再转换为3.3V工作电压。两种工作电压在水上主控CPU240的控制下通过模拟开关TPS2080和TPS2085提供给水上语音信号处理电路230和水上水声信号处理电路260，同时水上主控CPU240通过模拟开关根据水上语音收发器的工作状态，完成对水上语音信号处理电路230和水上水声信号处理电路260的电源管理，到达降低电路功耗的目的。

水上PTT开关50，发出不同的触发信号给水上主控CPU240；当水上PTT开50关断开时，水上主控CPU240控制水上水声信号处理电路工作，水上语音收发器的工作模式为接收模式；当水上PTT开关50闭合时，水上主控CPU240控制水上语音信号处理电路工作，水上语音收发器的工作模式为发射模式。

优选地，所述水上PTT开关50使用自复位式防水按钮开关，按下时切换为发射模式，松开后切换会接收模式。

作为进一步的改进，所述水上壳体80上还设有水上电源开关70及用于控制水上扬声器220音量大小的音量调节按键，所述水上电源开关70串接在水上电源管理电路250中，所述水上电源开关70为自锁式防水按钮开关，防水等级IP67。

本发明的实施例还提供一种水声对讲系统，包括上述实施例所述的水下语音收发器及水上语音收发器，所述水声对讲系统的具体工作过程为：

当水上操作人员与水下作业人员进行语音通讯时：

水上操作人员按下水上语音收发器的水上PTT开关50，水上主控CPU240检测到按键信号后，控制水上语音信号处理电路230产生350ms单频触发信号，并由水上水声换能器270发送出去，水下语音收发器的水下水声信号处理电路160接收到单频触发信号后控制水下扬声器120产生“beep”信号，用以提示水下作业人员准备收听语音信息；

水上操作人员对准水上语音拾音器210说话，拾音器将采集到的声音信息经由水上语音信号处理电路230处理，并通过水上水声换能器270发射出去；

水下语音收发器的水下水声信号处理电路160将接收到的超声波水声信号还原为语音信号，然后驱动水下扬声器120输出声音信息，由水下作业人员收听。

当水下作业人员与水上操作人员进行语音通讯时：

水下作业人员按下水下语音收发器的水下PTT开关40，水下主控CPU140检测到按键信号后，控制水下语音信号处理电路130产生350ms单频触发信号，并由水下水声换能器170发送出去，水上语音收发器的水上水声信号处理电路260接收到单频触发信号后控制水上扬声器220产生“beep”信号，用以提示水上操作人员准备收听语音信息；

水下作业人员对准水下语音拾音器110说话，拾音器将采集到的声音信息经由水下语音信号处理电路130处理，并通过水下水声换能器170发射出去；

水上语音收发器的水上水声信号处理电路260将接收到的超声波水声信号还原为语音信号，然后驱动水上扬声器220输出声音信息，由水上操作人员收听。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种水下语音收发器，包括水下壳体以及电路系统，其特征在于：所述电路系统包括水下语音拾音器、水下扬声器及水下水声换能器，还包括，

水下语音信号处理电路，连接在水下语音拾音器与水下水声换能器之间，控制将水下语音拾音器采集的语音信号经过处理后通过水下水声换能器发射出去；

水下水声信号处理电路，连接在水下扬声器与水下水声换能器之间，控制将水下水声换能器采集的超声波信号经过处理后通过水下扬声器播放出来；

水下主控CPU，根据水下PTT开关的触发信号控制水下语音信号处理电路及水下水声信号处理电路进行工作；

水下电源管理电路，给水下主控CPU供电，并在水下主控CPU的控制下分别给水下语音信号处理电路及水下水声信号处理电路供电；

水下PTT开关，发出不同的触发信号给水下主控CPU；

当水下PTT开关断开时，水下主控CPU控制水下水声信号处理电路工作，水下语音收发器的工作模式为接收模式；

当水下PTT开关闭合时，水下主控CPU控制水下语音信号处理电路工作，水下语音收发器的工作模式为发射模式。

2.根据权利要求1所述的水下语音收发器，其特征在于：在所述水下壳体上还设有水下电源开关，水下电源开关串接在水下电源管理电路中。

3.根据权利要求1所述的水下语音收发器，其特征在于：在所述水下壳体上还设有用于装配潜水面罩的转接件，所述水下语音拾音器穿过所述转接件可伸入到潜水面罩内部。

4.根据权利要求1所述的水下语音收发器，其特征在于：所述水下水声信号处理电路包括顺次电连接第一前置放大器、第一32-37KHz带通滤波器、第一混频电路、第一300-3300Hz带通滤波器、第一驱动电路，还包括第一检波电路，所述第一检波电路与第一300-3300Hz带通滤波器电连接；

所述第一前置放大器与所述水下水声换能器电连接，所述第一驱动电路与所述水下扬声器电连接，所述第一检波电路通过所述水下主控CPU与所述第一驱动电路电连接。

5.根据权利要求1所述的水下语音收发器，其特征在于：所述水下语音信号处理电路包括顺次电连接的第三前置放大器、第三300-3300Hz带通滤波器、第一通道选择电路、第三混频电路、第三32-37KHz带通滤波器、第一功率放大器、第一升压变压器；

所述第三前置放大器还与所述水下语音拾音器电连接，所述第一升压变压器还与所述水下水声换能器电连接，所述第一通道选择电路还与所述水下主控CPU电连接。

6.一种水上语音收发器，包括水上壳体以及电路系统，其特征在于：所述电路系统包括水上语音拾音器、水上扬声器及水上水声换能器，还包括，

水上语音信号处理电路，连接在水上语音拾音器与水上水声换能器之间，控制将水上语音拾音器采集的语音信号经过处理后通过水上水声换能器发射出去；

水上水声信号处理电路，连接在水上扬声器与水上水声换能器之间，控制将水上水声换能器采集的超声波信号经过处理后通过水上扬声器播放出来；

水上主控CPU，根据水上PTT开关的触发信号控制水上语音信号处理电路及水上水声信号处理电路进行工作；

水上电源管理电路，给水上主控CPU供电，并在水上主控CPU的控制下分别给水上语音信号处理电路及水上水声信号处理电路供电；

水上PTT开关，发出不同的触发信号给水上主控CPU；

当水上PTT开关断开时，水上主控CPU控制水上水声信号处理电路工作，水上语音收发器的工作模式为接收模式；

当水上PTT开关闭合时，水上主控CPU控制水上语音信号处理电路工作，水上语音收发器的工作模式为发射模式。

7.根据权利要求6所述的水上语音收发器，其特征在于：所述水上壳体上还设有水上电源开关及用于控制水上扬声器音量大小的音量调节按键，所述水上电源开关串接在水上电源管理电路中。

8.根据权利要求6所述的水上语音收发器，其特征在于：所述水上水声信号处理电路包括顺次电连接第二前置放大器、第二32-37KHz带通滤波器、第二混频电路、第二300-3300Hz带通滤波器、第二驱动电路，还包括第二检波电路，所述第二检波电路与第二300-3300Hz带通滤波器电连接；

所述第二前置放大器与所述水上水声换能器电连接，所述第二驱动电路与所述水上扬声器电连接，所述第二检波电路通过所述水上主控CPU与所述第二驱动电路电连接。

9.根据权利要求1所述的水上语音收发器，其特征在于：所述水上语音信号处理电路包括顺次电连接的第四前置放大器、第四300-3300Hz带通滤波器、第四通道选择电路、第四混频电路、第四32-37KHz带通滤波器、第二功率放大器、第二升压变压器；

所述第四前置放大器还与所述水上语音拾音器电连接，所述第二升压变压器还与所述水上水声换能器电连接，所述第二通道选择电路还与所述水上主控CPU电连接。

10.一种水声对讲系统，其特征在于：包括水下语音收发器及水上语音收发器；

所述水下语音收发器包括水下语音拾音器、水下语音信号处理电路、水下扬声器、水下水声信号处理电路、水下水声换能器、水下主控CPU、水下电源管理电路及水下PTT开关，所述水下语音信号处理电路分别与所述水下语音拾音器、水下主控CPU、水下电源管理电路及水下水能换能器电连接，所述水下水声信号处理电路分别与所述水下扬声器、水下主控CPU、水下电源管理电路及水下水能换能器电连接，所述水下主控CPU与所述水下电源管理电路电连接；

所述水上语音收发器包括水上语音拾音器、水上语音信号处理电路、水上扬声器、水上水声信号处理电路、水上水声换能器、水上主控CUP、水上电源管理电路及水上PTT开关，所述水上语音信号处理电路分别与所述水上语音拾音器、水上主控CPU、水上电源管理电路及水上水能换能器电连接，所述水上水声信号处理电路分别与所述水上扬声器、水上主控CPU、水上电源管理电路及水上水能换能器电连接，所述水上主控CPU与所述水上电源管理电路电连接；

所述水声对讲系统的工作模式为：

第一种模式：当水下主控CPU检测到水上PTT按键的触发信号后，控制水下水声信号处理电路工作，水下语音收发器处于接收状态，水上主控CPU控制水上语音信号处理电路工作，水上语音收发器处于发射状态，并对该工作模式进行计时，计时达到预设值后水声对讲系统处于待机状态；

第二种模式：当水上主控CPU检测到水下PTT按键的触发信号后，控制水上水声信号处理电路工作，水上语音收发器处于接收状态，水下主控CPU控制水下语音信号处理电路工作，水下语音收发器处于发射状态，并对该工作模式进行计时，计时达到预设值后水声对讲系统处于待机状态。