无线通信的发展迅速,随之而来出现一系列在特殊环境下的通信需求。现阶段经常会出现需要穿过金属壁进行通信的场景。针对多数无法对金属壁打孔以实现有线连接的情况,建立一套可直接使用的过金属壁通信系统具有很大的社会价值。由于金属对信号具有屏蔽作用,使得实际工作中的常规信号难以从金属罐体内部传输到外部。而超声波具有可穿透性强的特点,且可以透过金属壁传递相应的信息。本课题以超声波为基础,通过对压电效应的分析与运用,设计了一套基于超声的过金属壁无线信息传输系统,并实现了温湿度信号及音频文件的传输。本文的主要研究内容如下:本文建立了过金属壁信息传输通道的模型。在力学与电学方面分析了压电换能器的模型,根据电学等效模型分析不同的频率以及不同类型的信号对压电换能器输出的影响。根据单一压电换能器的特性,对过金属壁无线传输通道中成对压电换能器的传输特性进行了电学分析,建立了与换能器等效电路中各种参量相关的系统函数,并分析了不同传输介质与介质厚度对传输通道的影响。本文设计了过金属壁无线通信系统。分析了现阶段多种信息传输方式,根据本课题的需求选择并设计了基于脉冲幅度调制的传输方式进行过金属壁的信息传输,并根据实际需求选择本课题所使用的硬件模块与硬件电路;用声音传感器与音频处理器WM8978进行语音采样与生成音频文件,选择wav格式的语音文件进行储存;根据温湿度传感器信息的时序传输方式编写软件接收;根据通信系统的相关需求编写了实现信息传输的软件。本文构建了整体过金属壁无线信息传输系统,验证了系统的各个组成部分的实际效果,对整体系统进行了实验分析与验证,对过金属壁无线信息传输系统进行了温湿度信息的传输、音频文件的传输两个实验,通过实验证明了系统的可行性以及系统信息传输的准确性,可以穿透20mm厚的金属壁,通信速率可达200bps。最后提出了可以提高传输速率的方法,并通过实验加以验证。