專利名稱：一種介質傳遞通訊系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通訊系統(tǒng)及方法，詳言之，涉及一種介質傳遞通訊系統(tǒng)及方法，以使通訊信號經由介質傳遞而自傳送端傳送至接收端。
由于通訊時代通訊需求的大幅膨脹，例如，無論是AM通訊、FM通訊、無線電高頻通訊系統(tǒng)、無線電話通訊系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、以及軍方通訊均利用電磁波的信號傳遞方式，使得剩余的可用電磁波頻道頻譜已瀕臨不敷使用的情況。因此，使用者無法自由使用任何電磁波頻率來做通訊之用，而必須取得某特定電磁波通訊頻率的使用權限，然此權限的取得通常需耗費大量金錢，甚有經濟上的考慮；例如，以第三代(3G)移動電話執(zhí)照為例，目前全球各國已公布60張3G行動通訊執(zhí)照中，采取拍賣制的英國、德國均以價值超過新臺幣一兆元的天價標出，而欲估臺灣的3G移動通訊執(zhí)照費用亦至少在百億臺幣以上。
綜觀現(xiàn)有的電磁波通訊系統(tǒng)及方法，使用者如欲使用某些電磁波頻率頻道以作為通訊用途時，由于無線電波使用頻寬的限制以及龐大的通訊執(zhí)照取得費用問題，使得使用者無法以任意的無線電電磁波頻率來進行通訊，造成在通訊上頗大的限制。所以，如何尋求一種通訊系統(tǒng)及方法，可讓使用者利用任意頻率以進行通訊，乃是有待解決的問題。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種介質傳遞通訊系統(tǒng)及方法，利用氣體、液體、固體介質來進行橫向、縱向機械波，以使對應通訊信號的機械波自傳送端而傳送到接收端，而達到單向、雙向信號通訊的目的。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明提供了一種介質傳遞通訊系統(tǒng)，利用介質來傳遞機械波以進行通訊，該介質傳遞通訊系統(tǒng)包括一機械波產生模塊，位于信號傳送端，并依需求產生機械波，而將所產生的機械波經由介質傳送至接收端；以及一機械波感測接收模塊，位于信號接收端，并感測、接收經由介質而來的機械波，且讀出機械波的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號。
本發(fā)明還提供一種介質傳遞通訊系統(tǒng)，利用地層結構來傳遞機械波以進行通訊，該介質傳遞通訊系統(tǒng)包括一機械波產生模塊，位于信號傳送端，并依需求產生機械波，而將所產生的機械波經由地層結構介質而傳送至接收端；以及一機械波感測接收模塊，位于信號接收端，并感測、接收經由地層結構介質而來的機械波，且讀出機械波的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號。
本發(fā)明還提供一種介質傳遞通訊方法，利用介質來傳遞機械波以進行通訊，該介質傳遞通訊方法包括以下步驟(1)位于信號傳送端的機械波產生模塊依使用者的需求而產生機械波，并將所產生的機械波經由介質而傳送至接收端；以及(2)位于接收端的機械波感測接收模塊感測、接收來自信號傳送端并經由介質傳遞的機械波，并讀出機械波的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號。
本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)及方法，是利用氣體、液體、固體介質來傳遞任何頻率的橫向、縱向機械波，使對應通訊信號的機械波自傳送端而傳送到接收端，以進行單向、雙向信號通訊，而無須受限于通訊頻道的頻率選取問題。
本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)包括位于信號傳送端的機械波產生模塊以及位于接收端的機械波感測接收模塊。
在進行介質傳遞通訊方法時，位于信號傳送端的機械波產生模塊，依需求而產生橫向機械波、縱向機械波，此些機械波經由氣體、液體、固體介質的傳遞作用而傳送到接收端；位于接收端的機械波感測接收模塊，將感測、接收此些機械波，并讀出機械波的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號為何，進而達到經由介質而傳遞通訊信號的目的。在此，進行介質傳遞機械波通訊時，所選取的機械波頻率系依實際需求而選取，無須先取得如電磁波通訊的使用執(zhí)照。
利用本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法時，使用者可自由地依實際通訊需求而選取所需的機械波通訊頻率，而無須支付如電磁波頻道使用執(zhí)照的龐大費用；因此，利用本發(fā)明的介質通訊系統(tǒng)及方法，可徹底解決現(xiàn)有的電磁波通訊的頻率頻道的限制以及龐大的通訊執(zhí)照取得費用等問題。
圖9為一信號、時間關系圖，其中顯示如圖8中的介質傳遞通訊系統(tǒng)中所傳遞與接收的機械波信號振幅與時間的關系，用以說明經由介質為地層結構所傳遞的機械波的信號波形；

圖10為一信號示意圖，其中顯示如圖8中的介質傳遞通訊系統(tǒng)中的經由地表介質所傳遞的表面波的信號波形；圖11為一系統(tǒng)方塊圖，其中顯示應用本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)的再一實施例的系統(tǒng)組織結構；圖12為一系統(tǒng)方塊圖，其中顯示應用本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)的又一實施例的系統(tǒng)組織結構；圖13為一運作流程圖，其中顯示應用在圖1中的本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序；圖14為一運作流程圖，其中顯示應用在圖2中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序；圖15為一運作流程圖，其中顯示應用在圖5中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序；圖16為一運作流程圖，其中顯示應用在圖8中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序；圖17為一運作流程圖，其中顯示在圖16中的讀出機械波的頻率波形步驟的詳細流程程序；圖18為一運作流程圖，其中顯示應用在第11圖中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序；以及圖19為一運作流程圖，其中顯示應用在圖12中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序。
圖中符號說明1 介質傳遞通訊系統(tǒng)2機械波產生模塊201 介質管 202 活塞21 橫波產生模塊22 縱波產生模塊3 機械波感測接收模塊 31 橫波感測接收模塊32 縱波感測接收模塊323 縱波感測接收模塊4 介質5機械波51、52、53 橫向機械波信號
61、62、63縱向機械波信號7 感測接收表面波71 P波72 S波 73 表面波圖2為一系統(tǒng)方塊圖，其中顯示應用本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)的一實施例的系統(tǒng)組織結構。如圖2中所示，介質4為固體介質，例如長條狀的鋼；介質傳遞通訊系統(tǒng)1的位于信號傳送端的機械波產生模塊2，可依使用者需求而產生機械波5，并使機械波5經由介質4(長條狀的鋼)而傳遞至位于接收端的機械波感測接收模塊3；該機械波5為橫向機械波。
如圖3所示，當固體介質4傳遞橫向機械波5時，介質4所產生的形變?yōu)榧魬?shear strain)，恢復力為剪應力(shear stress)，彈性系數(shù)為剪模量(shear modulus)G，以及慣性項為質量密度ρ；其中，橫向機械波5在固體介質4中的傳遞速率ν為ν=Gρ]]>在此例中，介質4為長條狀的鋼，鋼的密度(即ρ)為7.83×103kg/m3以及G＝8.3×1010Pa，因此，橫向機械波5在鋼中傳遞的速率ν為ν=Gρ=8.3×1010Pa7.83×103kg/m3=3000m/sec]]>即可得出此橫向機械波5于介質4中的傳遞的速率，并可求得橫向機械波5的波長λ及頻率f(ν＝λ×f)。當橫向機械波5信號(如圖4所示)自位于信號傳送端的機械波產生模塊2，經由介質4(長條狀的鋼)傳遞而傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3時，該機械波感測接收模塊3將感測、接收經由介質4傳遞而來的橫向機械波5，并讀出該橫向機械波5的頻率、波形，而得知機械波5所代表的信號，例如圖4中所示的橫向機械波信號51，52，53。
圖5為一系統(tǒng)方塊圖，其中顯示應用本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)的另一實施例的系統(tǒng)組織結構。如圖5中所示，介質4為固體介質，例如花崗石棒狀結構；介質傳遞通訊系統(tǒng)1的位于信號傳送端的機械波產生模塊2可依使用者需求而產生機械波5，并使機械波5經由介質4的花崗石棒狀結構而傳遞至位于接收端的機械波感測接收模塊3；機械波5為縱向機械波。
如圖6所示，當固體的介質4傳遞縱向機械波5，介質4所產生的形變?yōu)槔鞈?tensile strain)，恢復力為拉伸應力(tensilestress)，伸長彈性系數(shù)為楊氏模量(Young’s modulus)Y，以及慣性項為質量密度ρ；其中，縱向機械波5于固體介質4中的傳遞速率ν為ν=Yρ]]>當獲知楊氏模量Y及質量密度ρ時，即可得知縱向機械波5的速度ν，并可求得縱向機械波5的波長λ及頻率f(ν＝λ×f)。在此例中，介質4為花崗石棒狀結構，則縱向機械波5在花崗石中傳遞的速率為6000m/sec。當縱向機械波信號(如圖7所示)自位于信號傳送端的機械波產生模塊2，經由介質4(棒狀花崗石)傳遞而傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3時，機械波感測接收模塊3將感測、接收經由介質4傳來的縱向機械波5，并讀出縱向機械波5的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號，例如圖7中所示的縱向機械波信號61，62，63。
一般而言，當介質4為固體時，固體介質的楊氏模量Y大于剪模量G，所以，縱向機械波的波速會大于橫向機械波的波速。當介質4為液體時，流體介質對剪應變無恢復力，因而，橫向機械波無法在流體介質中傳遞；換言之，流體介質只可傳遞縱向機械波(壓力波)。
圖8為一系統(tǒng)方塊圖，其中顯示應用本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)的又一實施例的系統(tǒng)組織結構。如圖8中所示，介質4為地層結構；介質傳遞通訊系統(tǒng)1的位于信號傳送端的機械波產生模塊2可依使用者需求而產生機械波5，并使機械波5經由介質4的地層結構而傳遞機械波5至位于接收端的機械波感測接收模塊3；該機械波5可為橫向機械波、縱向機械波、以及橫向機械波與縱向機械波的組合。
橫向機械波5(或稱之為S波，Secondary wave)，其波速ν可達每秒4至5公里，即S波波速ν＝4至5km/sec。S波在介質4中傳遞時，介質4的質點運動的方向與波傳播的方向垂直，即傳波質點在垂直于波傳播的方向上做上下振動。一般而言，S波無法在液體或氣體中傳播，因此，若介質4的地層結構中含有液體或氣體的部份，則該部份不能傳遞S波。
縱向機械波(或稱的為P波，Primary wave)，其波速ν可達每秒7至8公里，即P波波速ν＝7至8km/sec；故P波波速大于S波波速。P波在介質4中傳遞時，介質4的質點運動的方向與波傳播的方向一致，即傳波質點在沿著波傳播的方向上做前后來回運動，而產生壓縮與伸張的變化，如同聲波一般。一般而言，P波可以在固體與液體中傳播；當P波傳遞到介質4的地層結構表面時，一部份的能量會轉變成聲波。
P波和S波在介質4中傳遞時，還可形成一種只在介質4地層結構地表部份傳播的表面波；此表面波在介質4地表中的傳遞情形如圖10所示。此表面波包含兩種類型的運動；一種是只有左右振動的表面波，稱為洛夫波；另一種為上下混合振動，運動軌跡為橢圓形的雷利波；其中，洛夫波又比雷利波的行進速度快。
當機械波產生模塊2產生出機械波5，例如S波(橫向機械波)、P波(縱向機械波)、以及表面波(S波與P波作用產生)時，該機械波5可經由介質4地層結構的傳遞而傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3。在本實施例中，位于傳送端的機械波產生模塊2包含用以產生橫向機械波S波的橫波產生模塊21、以及用以產生縱向機械波P波的縱波產生模塊22；位于接收端的機械波感測接收模塊3包含用以感測接收橫波的橫波感測接收模塊31、以及用以感測接收縱波的縱波感測接收模塊32。橫波產生模塊21負責產生橫向S波，并通過介質4地層結構的傳遞作用，而將橫向S波以及由S波與P波所作用產生的表面波傳送到機械波感測接收模塊3；而縱波產生模塊22負責產生縱向P波，并通過介質4地層結構的傳遞作用，而將縱向P波以及由S波與P波所作用產生的表面波傳送到機械波感測接收模塊3。機械波感測接收模塊3中，橫波感測接收模塊31用以感測接收機械波5中的橫波并濾掉雜波；而縱波感測接收模塊32則用以感測接收機械波5中的縱波并濾掉雜波；在此，到達機械波感測接收模塊3的機械波5包含S波、P波、以及表面波。
圖9為一信號、時間關系圖，其中顯示如圖8中的介質傳遞通訊系統(tǒng)中所傳遞與接收的機械波信號振幅與時間的關系，用以說明經由介質為地層結構所傳遞的機械波5的信號波形。如圖中所示，信號包含雜波、P波71、S波72、以及表面波73；機械波感測接收模塊3層濾掉雜波，而僅針對P波71、S波72、以及表面波73信號進行處理。
由圖中可知，當機械波產生模塊2產生出機械波5，例如，S波72(橫向機械波)、P波71(縱向機械波)、以及表面波73(S波與P波作用產生)，通過介質4地層結構及介質4地表的傳遞，而將此些機械波5傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3時，首先到達的信號為雜波，而機械波感測接收模塊3會將此雜波信號濾掉；接著到達的信號為縱向P波71，機械波感測接收模塊3的縱波感測接收模塊32將感測接收此P波71。繼P波71后，橫向S波72將到達機械波感測接收模塊3，并為橫波感測接收模塊31所接收；由于P波71與S波72的波速不同(P波71波速大于S波72波速)，故P波71將早于S波72而先到達機械波感測接收模塊3，即S波72與P波71有時間差。最后，由P波71與S波72作用產生的表面波73將到達機械波感測接收模塊3，而令橫波感測接收模塊31及縱波感測接收模塊32感測并接收該表面波73。
圖11為一系統(tǒng)方塊圖，其中顯示應用本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)的再一實施例的系統(tǒng)組織結構。如圖11中所示，介質4為流體介質，例如水；介質傳遞通訊系統(tǒng)1的位于信號傳送端的機械波產生模塊2，包含介質管201以及設置于該介質管201的一端的活塞202。介質管201中充滿可壓縮的流體介質4例如水，在水平方向來回振動的活塞202可在介質管201中產生機械波5；由于介質4為液體介質，因此只有縱波的產生，而無法產生橫波。介質管201的另一端連接至機械波感測接收模塊3；在活塞202端產生的縱波機械波5，可經由液體介質4的傳遞，而傳送至接收端的機械波感測接收模塊3，其用以感測接收該縱波機械波5。
上述縱向機械波5在液體介質4中傳遞時，該縱向機械波5的速率ν為ν=Bρ]]>其中，B是流體的容積彈性系數(shù)(bulk modulus of elasticity)，為流體壓力的改變和所造成體積改變比例間的比值；ρ為流體質量密度。舉例而言，在水中的縱波波速ν為1450m/sec，在海水中的縱波波速ν為1522m/sec。
如圖11所示，流體介質4被封閉于介質傳遞通訊系統(tǒng)1的介質管201中；然而，對于開放的流體介質4，例如，將機械波產生模塊2置于開闊湖水中，經由流體介質4(湖水)而將縱波機械波5傳送至機械波感測接收模塊3的情形而言，其動作細節(jié)及原理俱類似于前述針對圖11所討論者，故于此不復予贅述。
圖12為一系統(tǒng)方塊圖，其中顯示應用本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)的又一實施例的系統(tǒng)組織結構。如圖12中所示，介質4為氣體介質，例如空氣、氫氣、氧氣等；介質傳遞通訊系統(tǒng)1的位于信號傳送端的機械波產生模塊2將依使用者需求而產生機械波5；該機械波5為縱波，由于介質4為氣體介質，因此只有縱波的產生，而并無法產生橫波。該機械波5遂經由氣體介質4而傳遞至接收端的機械波感測接收模塊3，其用以感測接收該縱波機械波5。
當縱向機械波5在氣體介質4中傳遞時，該縱向機械波5的速率ν為ν=γP0ρ0]]>其中，γ為一常數(shù)，稱為該氣體的比熱比；p0為未擾動的氣體壓力；ρ0為氣體慣性性質體質量密度。舉例而言，在空氣中的縱波波速ν為331.3m/sec，在氫氣中的縱波波速ν為1286m/sec，在氧氣中的縱波波速ν為317.2m/sec。
如圖12中所示，氣體介質4并未被封閉于介質傳遞通訊系統(tǒng)1中；然而，對于封閉的氣體介質4，例如，將機械波產生模塊2在管中，經由氣體介質4(空氣)，而將縱波機械波5傳送至機械波感測接收模塊3的情形而言，其動作細節(jié)及原理俱類似于前述針對圖12所討論者，故于此不再贅述。
不論介質4為液體或氣體，當?shù)弥v向機械波的傳遞波速ν，則可由ν＝λ×f關系式求得縱向機械波的波長λ及頻率f。如此，使用者可充分地利用縱向機械波信號作為通訊的信號，并可得知信號的波速為何。
圖13為一運作流程圖，其中顯示應用于圖1中的本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序。如圖中所示，首先，在步驟101，位于信號傳送端的機械波產生模塊2將依照使用者的需求而產生機械波5，機械波5可為橫向機械波、縱向機械波、以及橫向機械波與縱向機械波的組合，并進到步驟102。
在步驟102，當機械波產生模塊2產生出機械波5，例如，橫向機械波、縱向機械波、抑或橫向機械波與縱向機械波的組合后，經由介質4的傳遞，而將此些機械波5傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3；在此，介質4可為可變形或具彈性的介質氣體、液體、固體，并進到步驟103。
在步驟103，位于接收端的機械波感測接收模塊3將感測、接收此些機械波5，并讀出機械波5的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號為何。
圖14為一運作流程圖，其中顯示應用于圖2中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序。如圖中所示，首先，在步驟111，位于信號傳送端的機械波產生模塊2將依照使用者的需求而產生機械波5；該機械波5為橫向機械波，并進到步驟112。
在步驟112，當機械波產生模塊2產生出橫向機械波5，經由固體介質4(長條狀鋼)的傳遞，而將機械波5傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3；并進到步驟113。
在步驟113，位于接收端的機械波感測接收模塊3將感測、接收機械波5，并讀出機械波5的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號為何。
圖15為一運作流程圖，其中顯示應用于圖5中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序。如圖中所示，首先，在步驟121，位于信號傳送端的機械波產生模塊2將依照使用者的需求而產生機械波5；該機械波5為縱向機械波，并進到步驟122。
在步驟122，當機械波產生模塊2產生出縱向機械波5后，經由固體介質4(條狀花崗石)的傳遞，而將機械波5傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3；并進到步驟123。
在步驟123，位于接收端的機械波感測接收模塊3將感測、接收機械波5，并讀出機械波5的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號為何。
圖16為一運作流程圖，其中顯示應用于圖8中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序。由圖中可知，首先，在步驟131，位于信號傳送端的機械波產生模塊2將依照使用者的需求而產生機械波5；而機械波5可為橫向機械波、縱向機械波、以及橫向機械波與縱向機械波的組合，并進到步驟132。
在步驟132，當機械波產生模塊2產生出機械波5后，經由介質4地層結構以及介質4地表的傳遞，而將機械波5傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3，并進到步驟133。
在步驟133，位于接收端的機械波感測接收模塊3將感測、接收機械波5，并讀出機械波5的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號為何。
圖17為一運作流程圖，其中顯示于圖16中的讀出機械波的頻率波形步驟的詳細流程程序。如圖中所示，首先，在步驟231，當機械波5傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3時，最先到達的信號為雜波，而機械波感測接收模塊3會將此雜波信號濾掉，并進到步驟232。
在步驟232，繼雜波到達后，縱向P波71將到達機械波感測接收模塊3，而令機械波感測接收模塊3的縱波感測接收模塊32感測接收P波71，并進到步驟233。
在步驟233，繼P波71到達后，橫向S波72將到達機械波感測接收模塊3，而令機械波感測接收模塊3的橫波感測接收模塊31感測接收S波72；由于P波71與S波72的波速不同(P波71波速大于S波72波速)，故P波71將早于S波72而先到達機械波感測接收模塊3，即S波72與P波71有時間差(如圖9所示)，并進到步驟234。
在步驟234，最后，繼S波到達后，由P波71與S波72作用產生的表面波73將到達機械波感測接收模塊3，而令機械波感測接收模塊3中的橫波感測接收模塊31以及縱波感測接收模塊323感測接收表面波7；其中，橫波感測接收模塊31感測接收表面波73中的橫波；而縱波感測接收模塊32則感測接收表面波73中的縱波。
圖18為一運作流程圖，其中顯示應用于圖11中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序。如圖中所示，首先，在步驟141，位于信號傳送端的機械波產生模塊2將依照使用者的需求而產生機械波5；該機械波5為縱向機械波，并進到步驟142。
在步驟142，當機械波產生模塊2產生出縱向機械波5后，經由液體介質4的傳遞，而將機械波5傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3；該介質4可為水等液體介質，并進到步驟143。
在步驟143，位于接收端的機械波感測接收模塊3將感測、接收此些機械波5，并讀出機械波5的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號為何。
圖19為一運作流程圖，其中顯示應用于圖12中的介質傳遞通訊系統(tǒng)以進行介質傳遞通訊方法的流程程序。如圖中所示，首先，在步驟151，位于信號傳送端的機械波產生模塊2將依照使用者的需求而產生機械波5；該機械波5為縱向機械波，并進到步驟152。
在步驟152，當機械波產生模塊2產生出縱向機械波5后，經由氣體介質4的傳遞，而將機械波5傳送到位于接收端的機械波感測接收模塊3；該介質4為空氣、氫氣、氧氣等氣體，并進到步驟153。
在步驟153，位于接收端的機械波感測接收模塊3將感測、接收機械波5，并讀出機械波5的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號為何。
綜合以上的實施例，本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)及方法，位于信號傳送端的機械波產生模塊依使用者需求而產生橫向機械波、縱向機械波或其組合等，并將此些機械波經由氣體、液體、固體介質的傳遞作用而傳送到接收端；位于接收端的機械波感測接收模塊將感測、接收此些機械波，并讀出機械波的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號為何，而達到經由介質而傳遞通訊信號的目的。上述介質傳遞通訊系統(tǒng)及方法的優(yōu)點如下；首先，信號傳送端得依需求產生任何頻率的機械波，以使對應通訊信號的機械波自傳送端經由介質而傳送到接收端，達到單向、雙向信號通訊的目的。再者，可利用氣體、液體、固體介質來傳遞對應通訊信號的機械波，則使通訊信號得輕易及便利地自傳送端而傳送到接收端，達到信號通訊的功效。
如此，利用本發(fā)明的介質傳遞通訊系統(tǒng)及方法，使用者得自由地使用任何頻率的機械波以進行通訊，而可屏除現(xiàn)有技術的電磁波通訊方法中，使用者需受限于無線電波有限的使用頻率頻道，以及需以高額費用取得頻道使用權與通訊執(zhí)照等缺點。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述的專利范圍內。
權利要求
1.一種介質傳遞通訊系統(tǒng)，利用介質來傳遞機械波以進行通訊，該介質傳遞通訊系統(tǒng)包括一機械波產生模塊，位于信號傳送端，并依需求產生機械波，而將所產生的機械波經由介質傳送至接收端；以及一機械波感測接收模塊，位于信號接收端，并感測、接收經由介質而來的機械波，且讀出機械波的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號。
2.如權利要求1所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該介質為固體。
3.如權利要求1所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該介質為液體。
4.如權利要求1所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該介質為氣體。
5.如權利要求2所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該機械波為縱向機械波。
6.如權利要求2所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該機械波為橫向機械波。
7.如權利要求2所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該機械波為橫向機械波與縱向機械波的組合。
8.如權利要求3所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該機械波為縱向機械波。
9.如權利要求4所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該機械波為縱向機械波。
10.如權利要求1所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該機械波產生模塊包括一充滿可壓縮介質的介質管，以及一位于該介質管一端的活塞，以使該活塞于水平方向來回振動而在介質管中產生縱向機械波；該介質管的另一端則連接至機械波感測接收模塊，藉之以使該機械波感測接收模塊感測接收來自活塞端的縱波機械波。
11.如權利要求10所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該可壓縮介質為液體。
12.如權利要求10所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該可壓縮介質為氣體。
13.一種介質傳遞通訊系統(tǒng)，利用地層結構來傳遞機械波以進行通訊，該介質傳遞通訊系統(tǒng)包括一機械波產生模塊，位于信號傳送端，并依需求產生機械波，而將所產生的機械波經由地層結構介質而傳送至接收端；以及一機械波感測接收模塊，位于信號接收端，并感測、接收經由地層結構介質而來的機械波，且讀出機械波的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號。
14.如權利要求13所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該機械波產生模塊包括一橫波產生模塊，用以產生橫向機械波，該橫向機械波經由地層結構介質的傳遞作用而傳送至接收端的機械波感測接收模塊；以及一縱波產生模塊，用以產生縱向機械波，該縱向機械波經由地層結構介質的傳遞作用而傳送至接收端的機械波感測接收模塊；其中，該橫向機械波與縱向機械波作用產生表面波，以令該表面波于地層結構介質的地表部份傳遞，而傳送至接收端的機械波傳感器接收模塊。
15.如權利要求14所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該機械波感測接收模塊包括一橫波感測接收模塊，用以感測接收該橫向產生模塊所產生的橫向機械波以及該表面波中的橫向機械波，并讀出橫向機械波的頻率、波形，而得知橫向機械波所代表的信號；以及一縱波感測接收模塊，用以感測接收該縱向產生模塊所產生的縱向機械波以及該表面波中的縱向機械波，并讀出縱向機械波的頻率、波形，而得知縱向機械波所代表的信號。
16.如權利要求14所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該表面波為左右振動的表面波。
17.如權利要求14所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該表面波為上下混合振動且運動軌跡為橢圓形的表面波。
18.如權利要求14所述的介質傳遞通訊系統(tǒng)，其特征在于該表面波為左右振動的表面波、以及上下混合振動且運動軌跡為橢圓形的表面波的組合。
19.一種介質傳遞通訊方法，利用介質來傳遞機械波以進行通訊，該介質傳遞通訊方法包括以下步驟(1)位于信號傳送端的機械波產生模塊依使用者的需求而產生機械波，并將所產生的機械波經由介質而傳送至接收端；以及(2)位于接收端的機械波感測接收模塊感測、接收來自信號傳送端并經由介質傳遞的機械波，并讀出機械波的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號。
20.如權利要求19所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該介質為固體介質。
21.如權利要求19所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該介質為液體介質。
22.如權利要求19所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該介質為氣體介質。
23.如權利要求20所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該機械波為縱向機械波。
24.如權利要求20所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該機械波為橫向機械波。
25.如權利要求20所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該機械波為橫向機械波與縱向機械波的組合。
26.如權利要求21所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該機械波為縱向機械波。
27.如權利要求22所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該機械波為縱向機械波。
28.如權利要求19所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該介質為地層結構；且該機械波產生模塊包括一橫波產生模塊，用以產生橫向機械波，該橫向機械波經由地層結構介質的傳遞作用而傳送至接收端的機械波感測接收模塊；以及一縱波產生模塊，用以產生縱向機械波，該縱向機械波經由地層結構介質的傳遞作用而傳送至接收端的機械波感測接收模塊；其中，該橫向機械波與縱向機械波作用產生表面波，以令該表面波于地層結構介質的地表部份傳遞，而傳送至接收端的機械波傳感器接收模塊。
29.如權利要求28所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該機械波感測接收模塊包括一橫波感測接收模塊，用以感測接收該橫向產生模塊所產生的橫向機械波以及該表面波中的橫向機械波，并讀出橫向機械波的頻率、波形，而得知橫向機械波所代表的信號；以及一縱波感測接收模塊，用以感測接收該縱向產生模塊所產生的縱向機械波以及該表面波中的縱向機械波，并讀出縱向機械波的頻率、波形，而得知縱向機械波所代表的信號。
30.如權利要求29所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該步驟(2)包括以下程序(2-1)來自信號傳送端的機械波中，縱向機械波到達機械波感測接收模塊，并令該機械波感測接收模塊的縱波感測接收模塊感測接收該縱向機械波；(2-2)繼縱向機械波到達后，橫向機械波到達機械波感測接收模塊，并令該機械波感測接收模塊的橫波感測接收模塊感測接收該橫向機械波；以及(2-3)繼橫向機械波到達后，由縱向機械波與橫向機械波作用產生的表面波到達機械波感測接收模塊，并令該機械波感測接收模塊的橫波感測接收模塊并令該感測接收該表面波中的橫向機械波，而縱波感測接收模塊則感測接收該表面波中的縱向機械波。
31.如權利要求29所述的介質傳遞通訊方法，其特征在于該步驟(2)包括以下程序(2-1)機械波自信號傳送端而傳送到位于接收端時，雜波到達機械波感測接收模塊，而該機械波感測接收模塊則將該雜波濾掉；(2-2)繼雜波到達后，縱向機械波到達機械波感測接收模塊，而令該機械波感測接收模塊的縱波感測接收模塊感測接收該縱向機械波；(2-3)繼縱向機械波到達后，橫向機械波將到達機械波感測接收模塊，而令該機械波感測接收模塊的橫波感測接收模塊感測接收該橫向機械波；以及(2-4)繼橫向機械波到達后，由縱向機械波與橫向機械波作用產生的表面波則到達機械波感測接收模塊，而令該機械波感測接收模塊中的橫波感測接收模塊感測接收該表面波中的橫向機械波，且縱波感測接收模塊則感測接收該表面波中的縱向機械波。
全文摘要
一種介質傳遞通訊系統(tǒng)及方法，利用氣體、液體、固體介質來傳遞橫向、縱向機械波，以使對應通訊信號的機械波自傳送端經由介質而傳送到接收端，以進行單向、雙向信號通訊。此介質傳遞通訊系統(tǒng)包含位于信號傳送端的機械波產生模塊、以及位于接收端的機械波感測接收模塊。在進行介質傳遞通訊方法時，位于信號傳送端的機械波產生模塊依需求而產生橫向機械波、縱向機械波，此些機械波經由氣體、液體、固體介質的傳遞作用，而傳送到接收端；位于接收端的機械波感測接收模塊，將感測、接收此些機械波，并讀出機械波的頻率、波形，而得知機械波所代表的信號為何，達到經由介質而傳遞通訊信號的目的。
文檔編號H04B13/00GK1449135SQ0210612
公開日2003年10月15日 申請日期2002年4月3日 優(yōu)先權日2002年4月3日
發(fā)明者沈德昌 申請人:文化傳信科技(澳門)有限公司