一種用于化學激光器的分布嵌入式智能測控系統的制作方法

本發明涉及化學激光器測控技術領域，尤其涉及一種控制化學激光器供氣時序、調節供氣流量和采集存儲傳感器數據的測控系統。

背景技術：

化學激光器是最具發展潛力的高能激光選擇之一，對于化學激光器系統來講，測控系統是其不可或缺的組成部分，也是控制全系統穩定運行的“中樞神經”。但長期以來，測控系統通常只是基于工業測量與控制板卡來整合搭建，在大量通道數據采集時需要選擇價格不菲的器件，控制臺等通常都需要空調機大小的機柜來實現，體積龐大，接線復雜，對實現激光器的小型化存在重要的影響。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種體積小、簡單易布設、穩定性好、抗電磁干擾能力強、數據安全性好、操作方便的用于化學激光器的分布嵌入式智能測控系統。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種用于化學激光器的分布嵌入式智能測控系統，包括至少一臺上位機、至少一臺時序控制裝置、至少一臺流量調控裝置、至少一臺數據采存裝置；所述上位機分別與所述時序控制裝置、流量調控裝置、數據采存裝置網絡連接；

所述上位機配置為所述時序控制裝置、流量調控裝置、數據采存裝置的控制器；

所述時序控制裝置配置為在所述上位機的控制下，按時序對化學激光器的燃料管路供氣閥門與燃燒室點火器進行通斷控制；

所述流量調控裝置配置為在所述上位機的控制下，閉環調節設定化學激光器的供氣流量；

所述數據采存裝置配置為在所述上位機的控制下，采集并存儲化學激光器各測量傳感器輸出電信號數據。

作為本發明的進一步改進，所述上位機為PC機或手持智能終端。

作為本發明的進一步改進，所述網絡連接為無線射頻網絡連接或通信總線連接。

作為本發明的進一步改進，所述時序控制裝置包括第一處理器、第一網絡模塊和第一控制信號處理模塊；

所述第一網絡模塊用于接收所述上位機的第一控制指令；

所述第一處理器用于解析所述第一控制指令，生成相應的第一控制信號；

所述第一控制信號處理模塊根據所述第一控制信號控制化學激光器的燃料管路供氣閥門與燃燒室點火器的通斷。

作為本發明的進一步改進，所述第一網絡模塊包括第一無線射頻模塊和/或第一總線通信模塊。

作為本發明的進一步改進，所述流量調控裝置包括第二處理器、第二隔離處理模塊、第二控制信號處理模塊和第二網絡模塊；

所述第二網絡模塊用于接收所述上位機的第二控制指令；

所述第二處理器解析所述第二控制指令，生成相應的第二控制信號；

所述第二控制信號處理模塊根據所述第二控制信號控制化學激光器的流量調節裝置；

所述第二隔離處理模塊用于接收化學激光器中流量傳感器的采樣信號，進行隔離處理后發送至所述第二處理器；

所述第二處理器還用于根據從所述第二隔離處理模塊獲取的流量傳感器采樣信號，調整所述第二控制信號。

作為本發明的進一步改進，所述第二網絡模塊包括第二無線射頻模塊和/或第二總線通信模塊。

作為本發明的進一步改進，所述數據采存裝置包括第三處理器、第三隔離處理模塊、存儲模塊、第三網絡模塊；

所述第三網絡模塊，用于與所述上位機通信，接收第三控制指令并回傳采樣數據；

所述存儲模塊，用于存儲所述采樣數據；

所述第三隔離處理模塊用于接收化學激光器中各測量傳感器的測量信號，進行隔離處理后發送至所述第三處理器；

所述第三處理器，用于解析所述第三控制指令，并根據所述第三控制指令接收經隔離處理后化學激光器中各測量傳感器的測量信號，生成采樣數據并存儲至存儲模塊或發送至上位機。

作為本發明的進一步改進，所述第三網絡模塊包括第三無線射頻模塊和/或第三總線通信模塊。

一種化學激光器燃料管路供氣流量調節方法，流量調控裝置接收上位機的流量調節控制指令，解析所述控制指令生成相應的流量調節信號，控制化學激光器流量調節裝置，并接收化學激光器供氣管路的流量采樣值，根據所述流量采樣值調整所述流量調節信號。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明包括多種上位機和時序控制裝置、流量調控裝置和數據采存裝置，結構簡單，各裝置之間可通過有線或無線方式連接，不但布設方便，還兼具穩定性，抗干擾能力強等特點，數據安全性好。

2、本發明的上位機、時序控制裝置、流量調控裝置和數據采存裝置的數量可根據需要靈活配置，可以適應不同規模化學激光器的測控需求，擴展性好。

附圖說明

圖1為本發明系統結構示意圖。

圖2為本發明時序控制裝置結構示意圖。

圖3為本發明流量調控裝置結構示意圖。

圖4為本發明數據采存裝置結構示意圖。

具體實施方式

以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。

如圖1所示，本實施例的用于化學激光器的分布嵌入式智能測控系統，

包括至少一臺上位機、至少一臺時序控制裝置、至少一臺流量調控裝置、至少一臺數據采存裝置；所述上位機分別與所述時序控制裝置、流量調控裝置、數據采存裝置網絡連接；所述上位機配置為所述時序控制裝置、流量調控裝置、數據采存裝置的控制器；所述時序控制裝置配置為在所述上位機的控制下，按時序對化學激光器的燃料管路供氣閥門與燃燒室點火器進行通斷控制；所述流量調控裝置配置為在所述上位機的控制下，閉環調節設定化學激光器的供氣流量；所述數據采存裝置配置為在所述上位機的控制下，采集并存儲化學激光器各測量傳感器輸出電信號數據。在本實施例中，上位機是用于控制時序控制裝置、流量調控裝置和數據采存裝置的控制設備，上位機可以是PC機或者手持智能終端。在運算能力上，PC機比手持智能終端強，但可移動性與靈活性卻不如手持智能終端。因此，可根據化學激光器使用環境選擇PC機或手持智能終端為上位機，或者同時采用PC機和手持智能終端一起作為上位機，即具有PC機運算能力強大的優點，又兼具手持智能終端的靈活性。

在本實施例中，上位機之間，以及上位機與時序控制裝置、流量調控裝置、數據采存裝置之間通過網絡連接。在需要安全通信時，采用有線網絡連接方式，本實施例中，有線網絡為485總線通信網絡，系統通信波特率為57600bps。否則，采用無線網絡連接方式，無線網絡采用無線射頻網絡，即不需要復雜的布線，方便靈活，同時，也具有較大的通信范圍，保證化學激光器的測控需求。當然，也可以同時采用有線網絡或無線網絡的連接方式。在本實施例中，PC機可通過USB接口轉接無線射頻模塊建立無線射頻網絡連接，或者通過USB接口轉接總線通信模塊建立通信總線連接。當上位機為手持智能終端時，通過MiniUSB轉USB后轉接無線射頻模塊建立無線射頻網絡連接，手持智能終端可通過USB與PC機建立有線通信。總線通信模塊優選為帶隔離收發功能的總線通信模塊。在本實施例中，總線通信模塊為RSM485CHT隔離收發器模塊。無線射頻模塊為YL-100IL數傳模塊， 采用TTL（Transistor Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯）通訊接口。

如圖2所示，在本實施例中，所述時序控制裝置包括第一處理器、第一網絡模塊和第一控制信號處理模塊；所述第一網絡模塊用于接收所述上位機的第一控制指令；所述第一處理器用于解析所述第一控制指令，生成相應的第一控制信號；所述第一控制信號處理模塊根據所述第一控制信號控制化學激光器的燃料管路供氣閥門與燃燒室點火器的通斷。第一控制信號處理模塊與被控制的化學激光器供氣管路上的電磁閥的繼電器連接，第一處理器輸出的第一控制信號，經第一控制信號處理模塊處理后通過控制繼電器的通斷來控制管路上電磁閥的狀態，從而控制燃料管路供氣閥門與燃燒室點火器的開啟與關閉。第一處理器可連接多路第一控制信號處理模塊，同時對化學激光器中多路供氣管路上的電磁閥的繼電器的控制。第一控制信號處理模塊為信號放大模塊，用于對第一處理模塊輸出的用于控制繼電器的信號進行放大。在本實施中，第一網絡模塊包括第一無線射頻模塊和/或第一總線通信模塊。第一總線通信模塊優選為帶隔離收發功能的總線通信模塊。在本實施例中，第一處理器為PIC單片機，信號放大模塊為ULN2003達林頓晶體管，第一總線通信模塊為RSM485CHT隔離收發器模塊。在本實施例中，第一處理器與14路信號放大模塊連接，可同時對化學激光器的14路供氣管路的電磁閥進行通斷控制。在本實施例中，將14路控制管路電磁閥狀態的繼電器組成一塊繼電器PCB板。在本實施例中，還包括有為時序控制裝置供電的獨立電源模塊，從而時序控制裝置不需要通過電源線連接外部電源，進一步提高裝置布置的靈活性與方便性。電源模塊由18650電池進行供電。

如圖3所示，在本實施例中，流量調控裝置包括所述流量調控裝置包括第二處理器、第二隔離處理模塊、第二控制信號處理模塊和第二網絡模塊；所述第二網絡模塊用于接收所述上位機的第二控制指令；所述第二處理器解析所述第二控制指令，生成相應的第二控制信號；所述第二控制信號處理模塊根據所述第二控制信號控制化學激光器的流量調節裝置；所述第二隔離處理模塊用于接收化學激光器中流量傳感器的采樣信號，進行隔離處理后發送至所述第二處理器；所述第二處理器還用于根據從所述第二隔離處理模塊獲取的傳感器采樣信號，調整所述第二控制信號。第二隔離處理模塊包括多個通道，可同時對化學激光器的多路傳感器的輸入信號進行隔離處理，發送至第二處理器模塊。第二網絡模塊包括第二無線射頻模塊和/或第二總線通信模塊。第二總線通信模塊優選為帶隔離收發功能的總線通信模塊。在本實施例中，第二處理器為PIC單片機。第二處理器根據由第二網絡模塊接收到的上位機的指令，產生流量調控的第二控制信號，該第二控制信號經第二控制信號處理模塊輸出，用于控制調節化學激光器氣體燃料供給的電氣比例閥，從而調節化學激光器中供氣單路上的外部先導式減壓閥，控制供氣單路中的氣體流量。并通過第二隔離處理模塊接收化學激光器的流量傳感器信號，經隔離后送至第二處理器，第二處理器根據該流量傳感器信號實現對流量調控的控制信號進行閉環修正。在本實施例中，第二控制信號處理模塊包括一個MAX538芯片和一個AD694芯片，MAX538芯片接收第二處理器的第二控制信號，生成0~2V的電壓信號，并通過AD694芯片轉化為4~20mA的電流信號，控制化學激光器的電氣比例閥，實現1-10Bar氣體壓力輸出，輸出壓力進入外部先導減壓閥控制腔，經比例放大后減壓閥輸出0~3MPa主路氣流。在本實施例中，第二隔離處理模塊對化學激光器中流量傳感器的采樣信息進行隔離，以消除流量傳感器對流量調控裝置的干擾，經第二隔離處理模塊的電信號通過一個200歐的電阻后，以0.8V至4V的電壓信號輸入至第二處理器的AD接口，以實現第二處理器對流量調控的閉環控制。在本實施例中，第二總線通信模塊為RSM485CHT隔離收發器模塊。還包括為流量調控裝置供電的獨立電源模塊，從而流量調控裝置不需要通過電源線連接外部電源，進一步提高裝置布置的靈活性與方便性。電源模塊由18650電池進行供電。在本實施中，第二處理器連接4路第二控制信號處理模塊，可同時對化學激光器的4路供氣單路上的供氣流量進行調節。

如圖4所示，在本實施例中，所述數據采存裝置包括第三處理器、第三隔離處理模塊、存儲模塊、第三網絡模塊；所述第三網絡模塊，用于與所述上位機通信，接收第三控制指令并回傳采樣數據；所述存儲模塊，用于存儲所述采樣數據；所述第三隔離處理模塊用于接收化學激光器中各測量傳感器的測量信號，進行隔離處理后發送至所述第三處理器；所述第三處理器，用于解析所述第三控制指令，并根據所述第三控制指令接收經隔離處理后化學激光器中各測量傳感器的測量信號，生成采樣數據并存儲至存儲模塊或發送至上位機。在本實施例中，第三隔離處理模塊包括多路隔離通道，可以同時接收化學激光器中多個測量傳感器的采樣信號，分別進行隔離處理后發送至第三處理器。經第三隔離處理模塊隔離處理后的電信號通過一個200歐的電阻后，發送至第三處理器的ADC（模數轉換）接口。第三網絡模塊包括第三無線射頻模塊和/或第三總線通信模塊。第三總線通信模塊優選為帶隔離收發功能的總線通信模塊。在本實施例中，第三處理器為PIC單片機，第三總線通信模塊為RSM485CHT隔離收發器模塊。RSM485CHT隔離收發器模塊通過CH432芯片與PIC單片機的SPI（串行外設接口）接口模塊連接。第三無線射頻模塊與PIC單片機的串口連接，存儲模塊為SD卡存儲模塊，SD卡存儲模塊與PIC單片機的串口連接。在本實施例中，還包括有為數據采存裝置供電的獨立電源模塊，從而數據采存裝置不需要通過電源線連接外部電源，進一步提高裝置布置的靈活性與方便性。電源模塊由18650電池進行供電。在本實施例中，數據采存裝置的第三隔離處理模塊包括6路通道，可同時進行6路采樣，并將采樣值存儲至SD卡中，再通過第三網絡模塊發送至上位機。當然，也可直接將采樣值通過第三網絡模塊發送至上位機。

本實施例的化學激光器燃料管路供氣流量調節方法，流量調控裝置接收上位機的流量調節控制指令，解析控制指令生成相應的流量調節信號，控制化學激光器流量調節裝置，并接收化學激光器供氣管路的流量采樣值，根據流量采樣值調整流量調節信號。流量調控裝置在接收流量調節控制指令后，生成流量調節信號，并通過獲取流量傳感器的流量采樣值，通過閉環調節方式對流量調節信號進行調整，從而能夠保證流量調節的精度更高，在對流量調節信號進行調整過程中，也不需要上位機的干預，由流量調節裝置自動完成，調節速度更快，響應更加及時。

上述只是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的范圍內。