CN110086506B - 一种水密连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水密连接器，包括插头和插座，插座包括第一外壳和其内的第一电路单元、初级电能线圈机构、第一信号线圈机构，插头包括第二外壳和其内的第二电路单元、次级电能线圈机构、第二信号线圈机构，第一电路单元的初级电能传输电路、初级电能线圈机构与第二电路单元的次级电能传输电路、次级电能线圈机构构成电能传输线路，可实现电能的非接触式传输；第一电路单元的第一信号传输电路、第一信号线圈机构与第二电路单元的第二信号传输电路、第二信号线圈机构构成数据信号传输线路，可实现数据信号的非接触式双向传输。本发明能够为地震仪这类的小功率仪器提供电能和实时数据传输功能，结构较为简单、制作工艺简单，使用寿命长，成本较低。

Description

一种水密连接器

技术领域

本发明涉及一种水密连接器，特别是指一种应用于地震观测技术领域的水密连接器。

背景技术

随着地震观测技术研究和应用需求，海底地震观测和井下地震观测成为发展趋势。

为了实施水下地震观测设备的连续观测，一般需要从地面或水面浮台上连接电缆到水下地震观测设备，以支持长期且稳定的电能、并提供实时的数据信号传输功能需求。一般而言，考虑到施工和维修的便利性，电缆和水下地震观测设备之间使用水密连接器连接。一方面，水密连接器应具备电能和信号传输功能；另一方面，由于水下地震观测设备接地电阻相对小易受到雷击，水下地震观测设备一旦遭受雷击损坏，会额外增加维修成本，考虑到水下地震观测设备安装和维修复杂且成本高，因此，水密连接器还应具备供电和信号隔离防雷功能。

目前国内得到成熟应用的水密连接器，一般是从国外进口，价格高达几万甚至几十万，影响了水下地震观测的大规模推广应用。此种水密连接器一般包括插头和插座两部分，插头和插座通过直接电气接触实现电能和信号的传输，因工作于水下，这种水密连接器设计有复杂的密封结构，且使用时需要严格的密封操作才能在海水环境下工作；然而，由于插头与插座存在插拔操作，多次插拔操作导致插接口出现磨损，会产生海水渗漏导致金属接触点短路的安全隐患，由此，这种水密连接器存在插拔次数受限、使用寿命短，密封技术复杂、制作工艺要求高，成本高等问题。

另一方面，目前国内外对于应用于水下的能够传输电能和信号的非接触式连接器的研究，主要是大功率连接器，这种大功率连接器主要用于为水下机器人等功耗较大的大功率设备提供电能，同时提供远距离(米级以上)信号传输功能；由于地震观测设备尺寸小、功耗较小，且需要近距离(毫米级精确度)实时数据信号传输，因而，这种大功率连接器并不适用于水下或井下地震观测设备。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种水密连接器，能够为水下或井下地震观测设备提供连续电能和实时数据信号传输功能。

基于上述目的，本发明提供了一种水密连接器，包括插头和插座，

插座包括第一外壳和第一外壳内的第一电路单元、初级电能线圈机构、第一信号线圈机构，第一电路单元包括初级电能传输电路、第一信号传输电路；

插头包括第二外壳和第二外壳内的第二电路单元、次级电能线圈机构、第二信号线圈机构，第二电路单元包括次级电能传输电路、第二信号传输电路；

所述初级电能传输电路、初级电能线圈机构与所述次级电能传输电路、次级电能线圈机构构成非接触式的电能传输线路；所述第一信号传输电路、第一信号线圈机构与所述第二信号传输电路、第二信号线圈机构构成非接触式的数据信号传输线路。

可选的，所述第一信号线圈机构包括第一支撑架、第一信号线圈，所述初级电能线圈机构包括第一磁芯及缠绕于所述第一磁芯上的初级电能线圈；所述第一支撑架的第一支撑侧与所述第一外壳的内壁固定连接，所述第一支撑架的第二支撑侧与所述第一磁芯固定连接，所述第二支撑侧沿所述第一磁芯的侧壁延伸出用于缠绕所述第一信号线圈的第一缠绕部。

可选的，所述第二信号线圈机构包括第二支撑架、第二信号线圈，所述次级电能线圈机构包括第二磁芯及缠绕于所述第二磁芯上的次级电能线圈；所述第二支撑架的第一支撑侧与所述第二外壳的内壁固定连接，所述第二支撑架的第二支撑侧与所述第二磁芯固定连接，所述第二支撑侧沿所述第二磁芯的延伸方向设置有用于缠绕所述第二信号线圈的第二缠绕部。

可选的，所述第一磁芯与第二磁芯为同轴磁芯柱对，所述第一磁芯为第一磁芯柱体，其截面呈形，所述第一磁芯柱体的内侧紧密缠绕所述初级电能线圈，所述第二磁芯为第二磁芯柱体，其截面呈“T”形，所述第二磁芯柱体的外侧紧密缠绕所述次级电能线圈。

可选的，所述插头与插座在插接配合状态下，所述第一磁芯与第二磁芯同轴设置，所述第一磁芯与第二磁芯的间隙小于1厘米，所述初级电能线圈与次级电能线圈组成闭合磁路。

可选的，所述插头与插座在插接配合状态下，所述第一缠绕部与第二缠绕部的位置相对应，所述第一信号线圈与第二信号线圈组成开放磁路。

可选的，所述初级电能传输电路包括第一主控芯片、电压控制电路、功率放大器；所述次级电能传输电路包括整流滤波电路、稳压电路；

所述插座经其第一信号端输入供电电压和配置电压，所述第一主控芯片根据所述配置电压对所述供电电压进行处理，将处理后的电压信号经所述电压控制电路、功率放大器处理后输入至所述初级电能线圈机构，所述初级电能线圈机构将所述电压信号耦合到所述次级电能线圈的输入端，所述次级电能线圈机构接收的电压信号通过所述整流滤波电路处理、稳压电路处理后，将处理后的电压信号经所述插头的第二线缆端输出给地震观测设备。

可选的，所述第一信号传输电路包括第一主控芯片、第一编解码电路、第一信号发送处理电路、第一信号接收处理电路；所述第二信号传输电路包括第二主控芯片、第二编解码电路、第二信号发送处理电路、第二信号接收处理电路；

所述插座经其第一信号端输入数字信号，所述第一主控芯片将所述数字信号传输至所述第一编解码电路进行调制处理，调制处理后的调制信号经所述第一信号发送处理电路处理后输入至所述第一信号线圈机构，所述第一信号线圈机构将接收的调制信号耦合到所述第二信号线圈的输入端，所述第二信号线圈接收的调制信号经所述第二信号接收处理电路处理后，由所述第二编解码电路对处理后的调制信号进行解调制处理，得到数字信号，所述数字信号经所述第二线缆端传输给所述地震观测设备；

所述插头经其第二线缆端输入数字信号，所述第二主控芯片将所述数字信号传输至所述第二编解码电路进行调制处理，调制处理后的调制信号经所述第二信号发送处理电路处理后输入至所述第二信号线圈机构，所述第二信号线圈机构将接收的调制信号耦合到所述第一信号线圈的输入端，所述第一信号线圈接收的调制信号经所述第一信号接收处理电路处理后，由所述第一编解码电路对处理后的调制信号进行解调制处理，得到数字信号，所述数字信号经所述第一信号端传输给计算机终端。

可选的，所述电能传输线路传输的电压信号以正弦波为载波，所述电压信号的频率范围为1KHz一10KHz；所述数据信号传输线路传输的数字信号以方波为载波，所述数字信号的传输频率范围为100KHz—1MHz。

可选的，所述第一外壳和第二外壳由钛合金材料制成，所述第一磁芯和第二磁芯为铁氧体，所述第一支撑架和第二支撑架由ABS工程塑料制成。

本发明提供的水密连接器，具有如下优点：

1、本发明的水密连接器，基于非接触方式实现小功率电能和近距离数据信号的传输，无需复杂的密封结构与密封技术工艺，结构较为简单、制作工艺简单，使用寿命长，成本较低，填补了国内水密连接器技术的空白，对地震观测在海洋领域的研究具有重要的意义；

2、本发明的水密连接器，适用于海底地震仪、井下地震观测仪这类的小功率地震观测设备，能够为此类小功率地震观测设备(20-30W)提供电能和近距离、实时数据信号传输功能，相较于大功率连接器，传输效率更高；

3、本发明的水密连接器，通过将电能传输线路和数据信号线路隔离，适用于井下地震观测仪，能够避免地震仪因遭受雷击而受到损坏；

4、本发明的水密连接器，插头和插座之间通过电磁耦合传输电能和数据信号，插头与插座之间没有金属接触点，不存在水下渗漏短路的安全隐患，也不存在多次插拔操作导致插接口出现磨损的问题，本发明的水密连接器具有插拔次数不受限、使用寿命长，安全系数高等优点；

5、本发明的水密连接器，电能传输线路包括初级电能线圈机构与次级电能线圈机构，插接状态下，能够实现线圈紧耦合，减小漏磁，减小电能在线圈上的损耗，减小外部电磁干扰，避免电路补偿设计，提高电能传输效率；数据信号传输线路包括第一信号线圈机构与第二信号线圈机构，插头与插座配合连接时，可形成开放磁场，能够实现数据信号的实时准确传输；磁芯结构同轴设置，耦合度高，无需考虑方位对准，插拔操作简单；

6、本发明的水密连接器，电能传输线路包括初级电能传输电路与次级电能传输电路，以正弦波为功率放大器的信号驱动，能够减小干扰，提高电能传输效率；数据信号传输电路包括第一信号传输电路与第二信号传输电路，采用FPGA芯片实现信号调制与解调，能够提高信号传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的水密连接器的剖面结构示意图，插头与插座处于插接状态；

图2为本发明实施例的插头的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例的插座的剖面结构示意图；

图4为图2所示插头的部分剖面结构示意图，不包括第二外壳和第二电路单元部分；

图5为图3所示插座的部分剖面结构示意图，不包括第一外壳和第一电路单元部分；

图6为本发明实施例的插座的第一电路单元的电路原理结构示意图；

图7为本发明实施例的插头的第二电路单元的电路原理结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

图1为本发明实施例的水密连接器的剖面结构示意图，插头与插座处于插接状态；图2为本发明实施例的插头的剖面结构示意图；图3为本发明实施例的插座的剖面结构示意图；图4为图2所示插头的部分剖面结构示意图；图5为图3所示插座的部分剖面结构示意图。如图所示，本发明实施例提供的水密连接器，包括插头2和插座1，插头2和插座1配合连接，能够实现电能和数据信号的非接触式传输。

插座1包括第一外壳10及第一外壳10内的第一电路单元11、第一信号线圈机构、初级电能线圈机构。第一外壳10具有第一信号端16和第一连接端17，于第一外壳10的内部空间，从第一信号端16到第一连接端17，依次设置第一电路单元11、第一信号线圈机构、初级电能线圈机构。具体的说：

第一信号线圈机构包括第一支撑架12、第一信号线圈13，初级电能线圈机构包括第一磁芯14及缠绕于第一磁芯14上的初级电能线圈15。第一支撑架12的第一支撑侧120与第一外壳10的内壁紧配合，第一支撑架12的第二支撑侧121与第一磁芯14固定连接，用于支撑初级电能线圈机构；第一支撑架12的第二支撑侧121沿第一磁芯14的侧壁延伸出第一缠绕部122，第一缠绕部122用于缠绕第一信号线圈13。

插头2包括第二外壳20及第二外壳20内的第二电路单元21、第二信号线圈机构、次级电能线圈机构。第二外壳20具有第二线缆端26和第二连接端27，于第二外壳20的内部空间，从第二线缆端26到第二连接端27，依次设置第二电路单元21、第二信号线圈机构、次级电能线圈机构。具体的说：

第二信号线圈机构包括第二支撑架22、第二信号线圈23，次级电能线圈机构包括第二磁芯24及缠绕于第二磁芯24上的次级电能线圈25。第二支撑架22的第一支撑侧220与第二外壳20的内壁紧配合，第二支撑架22的第二支撑侧221与第二磁芯24固定连接，用于支撑次级电能线圈机构；第二支撑架22的第二支撑侧221沿第二磁芯24的延伸方向设置有第二缠绕部222，第二缠绕部222用于缠绕第二信号线圈23。

本发明实施例的水密连接器，电能传输线路与信号传输线路隔离设置，能够避免彼此干扰影响。具体是，插座1的初级电能线圈机构和插头2的次级电能线圈机构配合连接以实现电能传输，插座1的第一信号线圈机构与插头2的第二信号线圈机构配合连接以实现数据信号的传输。

电能传输线路的性能指标是电能传输效率，对初级电能线圈15与次级电能线圈25的耦合程度要求很高，需降低电能在线圈上的损耗，提高电能传输效率。

如图所示，第一磁芯14与第二磁芯24为同轴磁芯柱对，第一磁芯14为第一磁芯柱体，其截面呈形，第一磁芯柱体的内侧紧密缠绕初级电能线圈15，第二磁芯24为第二磁芯柱体，其截面呈“T”形，第二磁芯柱体的外侧紧密缠绕次级电能线圈25；插座1与插头2插接状态下，第一磁芯14与第二磁芯24插接配合，第一磁芯柱体与第二磁芯柱体同轴设置，初级电能线圈15与次级电能线圈25组成闭合磁路，利用初级电能线圈机构和次级电能线圈机构之间的磁场传输电能，能够实现电能的非接触式传输。

本发明实施例中，通过增加初级电能线圈15和次级电能线圈25的缠绕层数，使得插座1与插头2在插接状态下，第一磁芯14与第二磁芯24的间隙小于1厘米(可达到3毫米内)，实现初级电能线圈15与次级电能线圈25的紧耦合，减小漏磁，从而提高电能传输效率。

于一实施例中，第一磁芯14与第二磁芯24均为铁氧体，具有损耗低、高频率功率等优势。初级电能线圈15、次级电能线圈25为漆包线。

信号传输线路的性能指标是信号传输误码率，对第一信号线圈13与第二信号线圈23的耦合程度要求较低。插座1与插头2插接状态下，第一缠绕部122与第二缠绕部222的位置相对应，第一信号线圈13与第二信号线圈23组成开放磁路。

于一实施例中，第一支撑架12和第二支撑架22由ABS工程塑料制成。第一外壳10和第二外壳20由无磁的钛合金材料制成，具有深水承压性能，能够适于在深水(6000米深)的海底或井下高压力的环境下工作。

图6为本发明实施例的插座的第一电路单元的电路原理结构示意图，图7为本发明实施例的插头的第二电路单元的电路原理结构示意图。如图所示，插座1的第一电路单元11包括第一电路板上的初级电能传输电路与第一信号传输电路。插头2的第二电路单元12包括第二电路板上的次级电能传输电路与第二信号传输电路。

如图6所示，初级电能传输电路包括第一主控芯片、电压控制电路110、电压检测电路111、功率放大器和初级电能线圈机构。电压控制电路110包括数模转换器DAC、运算放大器、电容耦合电路，电压检测电路111包括模数转换器ADC、放大器电平转换电路等。

如图7所示，次级电能传输电路包括第二主控芯片、整流滤波电路、稳压电路、电压检测电路210和次级电能线圈机构。电压检测电路210包括模数转换器ADC、放大器电平转换电路等。

插座1的第一信号端16与地面/水面的计算机终端相连接，计算机终端的线缆端与第一信号端16插接，由第一信号端16输入电能和计算机终端配置的配置电压，第一信号端16输入的供电电压，经第一主控芯片根据配置电压对供电电压进行处理，将处理后的电压信号经电压控制电路110、功率放大器处理后输出至初级电能线圈机构，初级电能线圈机构将电压信号耦合到插头2的次级电能线圈25的输入端，插头2的次级电能线圈机构将输入的电压信号通过整流滤波电路进行整流滤波处理、稳压电路进行稳压处理后，将处理后的电压信号经第二线缆端26输出给地震观测设备，完成电能的传输。

在初级电能线圈机构的输入端，通过电压检测电路111检测输出电压，并将检测的输出电压传输至第一主控芯片，由第一主控芯片判断输出电压是否在正常的输出电压范围之内。在次级电能线圈机构的输出端，通过电压检测电路210检测输出电压，并将检测的输出电压传输给第二主控芯片，由第二主控芯片判断输出电压是否在正常的输出电压范围之内，并对输出至地震观测设备的输出电压进行控制。

本发明实施例中，对于电能传输线路，采用只有单一频率的正弦波作为载波，相较于现有的非接触电能传输技术中以方波为载波，能够消掉方波跳变时的尖峰，提高电能传输效率；采用BTL型D类功率放大器在插座1的初级电能线圈15前端进行功率放大，能够利用D类功率放大器低阻抗、高传输效率的优点，提高电能传输效率；正弦波可由主控芯片生成，其频率和幅值均易调控，能够提高电能传输线路的可控性；为减小插座在空载时电能的损耗，可通过主控芯片生成幅值小且具有一定间隙的正弦波实现对电源供电的控制。插头2通过次级电能线圈25电磁耦合电压信号到输出端，采用电能传输效率较高的全桥电路对正弦波进行整流，并采用电容进行滤波，能够得到最大功率传输效率，整流后的电压信号通过稳压电路对电流稳压后，输出给地震观测设备，以提供稳定电能。

本发明实施例的水密连接器能够实现数据信号的半双工传输，插座1的第一信号传输电路的电路结构与插头2的第二信号传输电路的电路结构相同。具体的说：

如图6所示，第一信号传输电路包括第一主控芯片、第一编解码电路、第一信号发送处理电路、第一信号接收处理电路、第一信号线圈机构。第一信号发送处理电路包括运算放大器、阻抗匹配电路，第一信号接收处理电路包括阻抗匹配电路、运算放大器、比较器。

如图7所示，第二信号传输电路包括第二主控芯片、第二编解码电路、第二信号发送处理电路、第二信号接收处理电路、第二信号线圈机构。第二信号发送处理电路包括运算放大器、阻抗匹配电路，第二信号接收处理电路包括阻抗匹配电路、运算放大器、比较器。

插座1的第一信号端16与计算机终端相连接，由第一信号端16输入的数字信号，经第一主控芯片将数字信号传输至第一编解码电路进行调制处理，以将数字信号转换为正弦波或方波信号，调制处理后的调制信号经运算放大器放大处理、阻抗匹配电路匹配处理后输入第一信号线圈机构，第一信号线圈机构将输入的调制信号耦合到插头2的第二信号线圈23的输入端，插头2的第二信号线圈23接收的调制信号经运算放大器放大处理、比较器恢复处理后，由第二编解码电路对恢复处理后的调制信号进行解调制处理，得到数字信号，将数字信号经第二线缆端26传输给地震观测设备。本发明实施例中，计算机终端通过水密连接器向地震观测设备发送的数字信号包括设置的采样率、通讯速率、零位检测等控制信息包。

插头2的第二线缆端26与地震观测设备相连接，由第二线缆端26输入的数字信号，经第二主控芯片将数字信号传输至第二编解码电路进行调制处理，以将数字信号转换为正弦波或方波信号，调制处理后的调制信号经运算放大器放大处理、阻抗匹配电路匹配处理后输入第二信号线圈机构，第二信号线圈机构将输入的调制信号耦合到插座1的第一信号线圈13的输入端，插座1的第一信号线圈13接收的调制信号经运算放大器放大处理、比较器恢复处理后，由第一编解码电路对恢复处理后的调制信号进行解调制处理，得到数字信号，将数字信号经第一信号端16传输给计算机终端。本发明实施例中，地震观测设备通过水密连接器向计算机终端发送的数字信号包括地震观测设备采集的振动信号、对接收的控制信号包进行响应的控制信息响应包等。

本发明实施例中，为避免电能传输线路与数据信号传输线路同时传输信号时产生信号干扰，将电能传输线路的电压信号与数据信号传输线路的数字信号传输频率设定在不同频带上，电压信号以正弦波为载波，其频率范围为1KHz-10KHz，地震观测设备与计算机终端之间传输的数字信号以方波为载波，其传输频率范围为100KHz-1MHz。

于一具体实施例中，所述第一主控芯片与第二主控芯片使用单片机，可通过单片机对电能的电压信号和电流信号进行实时监控，对数据信号的发送和接收状态进行实时监控，从而实现对地震观测设备的运行状态进行监控，保证设备运行的可靠性。所述第一编解码电路与第二编解码电路基于FPGA芯片实现，利用FPGA芯片对数字信号进行曼彻斯特编解码处理，相较于现有的非接触信号传输采用FSK或OOK调制方式，本发明能够大幅提升信号传输速率。

本发明实施例的水密连接器，应用于水下或井下等存在外力作用的应用场合时，为避免插座1和插头2因受外力作用而产生位移，影响电能和数据信号传输功能，将第一连接端17与第二连接端27相插接，利用插座1和插头2上配合设置的锁紧机构(图中未示)将相互插接的插座1和插头2锁紧固定，能够实现水密连接器的电能与数据信号的非接触式传输。

本发明实施例的水密连接器，应用于无外力作用的应用场合时，将插座1与插头2靠近，使得插座1的第一连接端17与插头2的第二连接端27相对应，插座1的第一信号线圈机构与插头2的第二信号线圈机构相对应，插座1的初级电能线圈机构与插头2的次级电能线圈机构相对应，插座1和插头2无需物理连接，也可实现水密连接器的电能与数据信号的非接触式传输。

本发明实施例的水密连接器，包括插头和插座两部分，插座包括第一外壳和第一外壳内的第一电路单元、初级电能线圈机构、第一信号线圈机构，插头包括第二外壳和第二外壳内的第二电路单元、次级电能线圈机构、第二信号线圈机构，第一电路单元的初级电能传输电路、初级电能线圈机构与第二电路单元的次级电能传输电路、次级电能线圈机构构成电能传输线路，能够实现电能的非接触式传输；第一电路单元的第一信号传输电路、第一信号线圈机构与第二电路单元的第二信号传输电路、第二信号线圈机构构成数据信号传输线路，能够实现数据信号的非接触式双向传输。本发明的水密连接器，能够为水下或井下地震观测设备这类的小功率仪器提供电能和实时数据传输功能，结构较为简单、制作工艺简单，使用寿命长，成本较低，安全性能良好。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水密连接器，其特征在于，包括插头和插座，

插座包括第一外壳和第一外壳内的第一电路单元、初级电能线圈机构、第一信号线圈机构，第一电路单元包括初级电能传输电路、第一信号传输电路；其中，所述第一信号线圈机构包括第一支撑架、第一信号线圈，所述初级电能线圈机构包括第一磁芯及缠绕于所述第一磁芯上的初级电能线圈；所述第一支撑架的第一支撑侧与所述第一外壳的内壁固定连接，所述第一支撑架的第二支撑侧与所述第一磁芯固定连接，所述第二支撑侧沿所述第一磁芯的侧壁延伸出用于缠绕所述第一信号线圈的第一缠绕部；

插头包括第二外壳和第二外壳内的第二电路单元、次级电能线圈机构、第二信号线圈机构，第二电路单元包括次级电能传输电路、第二信号传输电路；

所述初级电能传输电路、初级电能线圈机构与所述次级电能传输电路、次级电能线圈机构构成非接触式的电能传输线路；所述第一信号传输电路、第一信号线圈机构与所述第二信号传输电路、第二信号线圈机构构成非接触式的数据信号传输线路。

2.根据权利要求1所述的水密连接器，其特征在于，

所述第二信号线圈机构包括第二支撑架、第二信号线圈，所述次级电能线圈机构包括第二磁芯及缠绕于所述第二磁芯上的次级电能线圈；所述第二支撑架的第一支撑侧与所述第二外壳的内壁固定连接，所述第二支撑架的第二支撑侧与所述第二磁芯固定连接，所述第二支撑侧沿所述第二磁芯的延伸方向设置有用于缠绕所述第二信号线圈的第二缠绕部。

3.根据权利要求2所述的水密连接器，其特征在于，

所述第一磁芯与第二磁芯为同轴磁芯柱对，所述第一磁芯为第一磁芯柱体，其截面呈“┗┙”形，所述第一磁芯柱体的内侧紧密缠绕所述初级电能线圈，所述第二磁芯为第二磁芯柱体，其截面呈“T”形，所述第二磁芯柱体的外侧紧密缠绕所述次级电能线圈。

4.根据权利要求3所述的水密连接器，其特征在于，

所述插头与插座在插接配合状态下，所述第一磁芯与第二磁芯同轴设置，所述第一磁芯与第二磁芯的间隙小于1厘米，所述初级电能线圈与次级电能线圈组成闭合磁路。

5.根据权利要求4所述的水密连接器，其特征在于，

所述插头与插座在插接配合状态下，所述第一缠绕部与第二缠绕部的位置相对应，所述第一信号线圈与第二信号线圈组成开放磁路。

6.根据权利要求5所述的水密连接器，其特征在于，

所述初级电能传输电路包括第一主控芯片、电压控制电路、功率放大器；所述次级电能传输电路包括整流滤波电路、稳压电路；

所述插座经其第一信号端输入供电电压和配置电压，所述第一主控芯片根据所述配置电压对所述供电电压进行处理，将处理后的电压信号经所述电压控制电路、功率放大器处理后输入至所述初级电能线圈机构，所述初级电能线圈机构将所述电压信号耦合到所述次级电能线圈的输入端，所述次级电能线圈机构接收的电压信号通过所述整流滤波电路处理、稳压电路处理后，将处理后的电压信号经所述插头的第二线缆端输出给地震观测设备。

7.根据权利要求6所述的水密连接器，其特征在于，

所述第一信号传输电路包括第一主控芯片、第一编解码电路、第一信号发送处理电路、第一信号接收处理电路；所述第二信号传输电路包括第二主控芯片、第二编解码电路、第二信号发送处理电路、第二信号接收处理电路；

所述插座经其第一信号端输入数字信号，所述第一主控芯片将所述数字信号传输至所述第一编解码电路进行调制处理，调制处理后的调制信号经所述第一信号发送处理电路处理后输入至所述第一信号线圈机构，所述第一信号线圈机构将接收的调制信号耦合到所述第二信号线圈的输入端，所述第二信号线圈接收的调制信号经所述第二信号接收处理电路处理后，由所述第二编解码电路对处理后的调制信号进行解调制处理，得到数字信号，所述数字信号经所述第二线缆端传输给所述地震观测设备；

所述插头经其第二线缆端输入数字信号，所述第二主控芯片将所述数字信号传输至所述第二编解码电路进行调制处理，调制处理后的调制信号经所述第二信号发送处理电路处理后输入至所述第二信号线圈机构，所述第二信号线圈机构将接收的调制信号耦合到所述第一信号线圈的输入端，所述第一信号线圈接收的调制信号经所述第一信号接收处理电路处理后，由所述第一编解码电路对处理后的调制信号进行解调制处理，得到数字信号，所述数字信号经所述第一信号端传输给计算机终端。

8.根据权利要求1或7所述的水密连接器，其特征在于，

所述电能传输线路传输的电压信号以正弦波为载波，所述电压信号的频率范围为1KHz—10KHz；所述数据信号传输线路传输的数字信号以方波为载波，所述数字信号的传输频率范围为100KHz—1MHz。

9.根据权利要求2所述的水密连接器，其特征在于，

所述第一外壳和第二外壳由钛合金材料制成，所述第一磁芯和第二磁芯为铁氧体，所述第一支撑架和第二支撑架由ABS工程塑料制成。