随着人类发展所面临的能源危机日益严重,探索和利用海洋这片潜在的资源宝库便成为人类拓展生存空间,寻求可持续发展的重要途径。探索和利用海洋活动的开展,需要大量的用于海洋的电气设备。目前为海洋水下设备供电基本是采用有线的方式,安全性和便携性差,而非电气接触(以下简称非接触)能量传输是解决这些问题的有效措施。现阶段比较成熟的非接触能量传输方式为电磁感应耦合式(Inductively Contactless Power Transmission,ICPT)与磁谐振耦合式,但这两种方式均需利用交变磁场,会产生涡流损耗与电磁干扰。另外,目前的非接触能量传输主要是由发射端向接收端的单方向开环传输,难以保证接收端的电能质量。为此,本文采用超声波非接触能量传输(Ultrasonic Contactless Power Transmission,UCPT)原理,研究了一种为水下电气设备更为便携且无电磁干扰的供电技术,并将接收端的电压信号反向回传至发射端,构成闭环系统,以此来控制发射端的输入,形成能量与信号的同步反向传输。所完成的主要研究工作如下:提出了能够在水下利用超声波实现能量传输,用磁场实现信号同步反向传输的设计方案。分别分析了能量传输与信号传输的工作原理。通过电—力—声类比分析的方法,得到了正向能量传输部分的等效电路。根据线圈在水下工作时的电路模型,得到了信号反向传输部分的等效电路,并建立了系统完整的电路模型。对系统进行了模块化设计,确定了各部分的具体电路结构。依据系统对输入和输出的要求,计算了电路的具体参数,并根据实验效果加以优化。编制了数字PID控制算法程序,详细阐述了软件的各子程序模块及其编程逻辑,并以流程框图的形式给出了程序的运行过程。结合PID的控制思想和所设计的同步反向传输系统,对程序中的相关参数进行了整定。搭建了超声波水下非接触能量与信号同步反向传输系统的实验平台。在改变设置的负载电压和改变负载电阻两种情况下,用实验观察了对发射电源驱动信号和输出电压的响应过程,验证了所设计的系统在一定条件下能够维持负载接收电压的相对稳定,实现了能量与信号的同步反向非接触传输。在输入电压为9V,负载为10Ω无感电阻,接收距离为15mm的条件下,实现了接收电压为3.6V,效率为30%的能量与信号同步反向传输。