一种用于化学激光器的分布嵌入式智能测控系统的制作方法

本发明涉及化学激光器测控技术领域，尤其涉及一种控制化学激光器供气时序、调节供气流量和采集存储传感器数据的测控系统。

背景技术：

化学激光器是最具发展潜力的高能激光选择之一，对于化学激光器系统来讲，测控系统是其不可或缺的组成部分，也是控制全系统稳定运行的“中枢神经”。但长期以来，测控系统通常只是基于工业测量与控制板卡来整合搭建，在大量通道数据采集时需要选择价格不菲的器件，控制台等通常都需要空调机大小的机柜来实现，体积庞大，接线复杂，对实现激光器的小型化存在重要的影响。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种体积小、简单易布设、稳定性好、抗电磁干扰能力强、数据安全性好、操作方便的用于化学激光器的分布嵌入式智能测控系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种用于化学激光器的分布嵌入式智能测控系统，包括至少一台上位机、至少一台时序控制装置、至少一台流量调控装置、至少一台数据采存装置；所述上位机分别与所述时序控制装置、流量调控装置、数据采存装置网络连接；

所述上位机配置为所述时序控制装置、流量调控装置、数据采存装置的控制器；

所述时序控制装置配置为在所述上位机的控制下，按时序对化学激光器的燃料管路供气阀门与燃烧室点火器进行通断控制；

所述流量调控装置配置为在所述上位机的控制下，闭环调节设定化学激光器的供气流量；

所述数据采存装置配置为在所述上位机的控制下，采集并存储化学激光器各测量传感器输出电信号数据。

作为本发明的进一步改进，所述上位机为PC机或手持智能终端。

作为本发明的进一步改进，所述网络连接为无线射频网络连接或通信总线连接。

作为本发明的进一步改进，所述时序控制装置包括第一处理器、第一网络模块和第一控制信号处理模块；

所述第一网络模块用于接收所述上位机的第一控制指令；

所述第一处理器用于解析所述第一控制指令，生成相应的第一控制信号；

所述第一控制信号处理模块根据所述第一控制信号控制化学激光器的燃料管路供气阀门与燃烧室点火器的通断。

作为本发明的进一步改进，所述第一网络模块包括第一无线射频模块和/或第一总线通信模块。

作为本发明的进一步改进，所述流量调控装置包括第二处理器、第二隔离处理模块、第二控制信号处理模块和第二网络模块；

所述第二网络模块用于接收所述上位机的第二控制指令；

所述第二处理器解析所述第二控制指令，生成相应的第二控制信号；

所述第二控制信号处理模块根据所述第二控制信号控制化学激光器的流量调节装置；

所述第二隔离处理模块用于接收化学激光器中流量传感器的采样信号，进行隔离处理后发送至所述第二处理器；

所述第二处理器还用于根据从所述第二隔离处理模块获取的流量传感器采样信号，调整所述第二控制信号。

作为本发明的进一步改进，所述第二网络模块包括第二无线射频模块和/或第二总线通信模块。

作为本发明的进一步改进，所述数据采存装置包括第三处理器、第三隔离处理模块、存储模块、第三网络模块；

所述第三网络模块，用于与所述上位机通信，接收第三控制指令并回传采样数据；

所述存储模块，用于存储所述采样数据；

所述第三隔离处理模块用于接收化学激光器中各测量传感器的测量信号，进行隔离处理后发送至所述第三处理器；

所述第三处理器，用于解析所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令接收经隔离处理后化学激光器中各测量传感器的测量信号，生成采样数据并存储至存储模块或发送至上位机。

作为本发明的进一步改进，所述第三网络模块包括第三无线射频模块和/或第三总线通信模块。

一种化学激光器燃料管路供气流量调节方法，流量调控装置接收上位机的流量调节控制指令，解析所述控制指令生成相应的流量调节信号，控制化学激光器流量调节装置，并接收化学激光器供气管路的流量采样值，根据所述流量采样值调整所述流量调节信号。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明包括多种上位机和时序控制装置、流量调控装置和数据采存装置，结构简单，各装置之间可通过有线或无线方式连接，不但布设方便，还兼具稳定性，抗干扰能力强等特点，数据安全性好。

2、本发明的上位机、时序控制装置、流量调控装置和数据采存装置的数量可根据需要灵活配置，可以适应不同规模化学激光器的测控需求，扩展性好。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图。

图2为本发明时序控制装置结构示意图。

图3为本发明流量调控装置结构示意图。

图4为本发明数据采存装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例的用于化学激光器的分布嵌入式智能测控系统，

包括至少一台上位机、至少一台时序控制装置、至少一台流量调控装置、至少一台数据采存装置；所述上位机分别与所述时序控制装置、流量调控装置、数据采存装置网络连接；所述上位机配置为所述时序控制装置、流量调控装置、数据采存装置的控制器；所述时序控制装置配置为在所述上位机的控制下，按时序对化学激光器的燃料管路供气阀门与燃烧室点火器进行通断控制；所述流量调控装置配置为在所述上位机的控制下，闭环调节设定化学激光器的供气流量；所述数据采存装置配置为在所述上位机的控制下，采集并存储化学激光器各测量传感器输出电信号数据。在本实施例中，上位机是用于控制时序控制装置、流量调控装置和数据采存装置的控制设备，上位机可以是PC机或者手持智能终端。在运算能力上，PC机比手持智能终端强，但可移动性与灵活性却不如手持智能终端。因此，可根据化学激光器使用环境选择PC机或手持智能终端为上位机，或者同时采用PC机和手持智能终端一起作为上位机，即具有PC机运算能力强大的优点，又兼具手持智能终端的灵活性。

在本实施例中，上位机之间，以及上位机与时序控制装置、流量调控装置、数据采存装置之间通过网络连接。在需要安全通信时，采用有线网络连接方式，本实施例中，有线网络为485总线通信网络，系统通信波特率为57600bps。否则，采用无线网络连接方式，无线网络采用无线射频网络，即不需要复杂的布线，方便灵活，同时，也具有较大的通信范围，保证化学激光器的测控需求。当然，也可以同时采用有线网络或无线网络的连接方式。在本实施例中，PC机可通过USB接口转接无线射频模块建立无线射频网络连接，或者通过USB接口转接总线通信模块建立通信总线连接。当上位机为手持智能终端时，通过MiniUSB转USB后转接无线射频模块建立无线射频网络连接，手持智能终端可通过USB与PC机建立有线通信。总线通信模块优选为带隔离收发功能的总线通信模块。在本实施例中，总线通信模块为RSM485CHT隔离收发器模块。无线射频模块为YL-100IL数传模块， 采用TTL（Transistor Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑）通讯接口。

如图2所示，在本实施例中，所述时序控制装置包括第一处理器、第一网络模块和第一控制信号处理模块；所述第一网络模块用于接收所述上位机的第一控制指令；所述第一处理器用于解析所述第一控制指令，生成相应的第一控制信号；所述第一控制信号处理模块根据所述第一控制信号控制化学激光器的燃料管路供气阀门与燃烧室点火器的通断。第一控制信号处理模块与被控制的化学激光器供气管路上的电磁阀的继电器连接，第一处理器输出的第一控制信号，经第一控制信号处理模块处理后通过控制继电器的通断来控制管路上电磁阀的状态，从而控制燃料管路供气阀门与燃烧室点火器的开启与关闭。第一处理器可连接多路第一控制信号处理模块，同时对化学激光器中多路供气管路上的电磁阀的继电器的控制。第一控制信号处理模块为信号放大模块，用于对第一处理模块输出的用于控制继电器的信号进行放大。在本实施中，第一网络模块包括第一无线射频模块和/或第一总线通信模块。第一总线通信模块优选为带隔离收发功能的总线通信模块。在本实施例中，第一处理器为PIC单片机，信号放大模块为ULN2003达林顿晶体管，第一总线通信模块为RSM485CHT隔离收发器模块。在本实施例中，第一处理器与14路信号放大模块连接，可同时对化学激光器的14路供气管路的电磁阀进行通断控制。在本实施例中，将14路控制管路电磁阀状态的继电器组成一块继电器PCB板。在本实施例中，还包括有为时序控制装置供电的独立电源模块，从而时序控制装置不需要通过电源线连接外部电源，进一步提高装置布置的灵活性与方便性。电源模块由18650电池进行供电。

如图3所示，在本实施例中，流量调控装置包括所述流量调控装置包括第二处理器、第二隔离处理模块、第二控制信号处理模块和第二网络模块；所述第二网络模块用于接收所述上位机的第二控制指令；所述第二处理器解析所述第二控制指令，生成相应的第二控制信号；所述第二控制信号处理模块根据所述第二控制信号控制化学激光器的流量调节装置；所述第二隔离处理模块用于接收化学激光器中流量传感器的采样信号，进行隔离处理后发送至所述第二处理器；所述第二处理器还用于根据从所述第二隔离处理模块获取的传感器采样信号，调整所述第二控制信号。第二隔离处理模块包括多个通道，可同时对化学激光器的多路传感器的输入信号进行隔离处理，发送至第二处理器模块。第二网络模块包括第二无线射频模块和/或第二总线通信模块。第二总线通信模块优选为带隔离收发功能的总线通信模块。在本实施例中，第二处理器为PIC单片机。第二处理器根据由第二网络模块接收到的上位机的指令，产生流量调控的第二控制信号，该第二控制信号经第二控制信号处理模块输出，用于控制调节化学激光器气体燃料供给的电气比例阀，从而调节化学激光器中供气单路上的外部先导式减压阀，控制供气单路中的气体流量。并通过第二隔离处理模块接收化学激光器的流量传感器信号，经隔离后送至第二处理器，第二处理器根据该流量传感器信号实现对流量调控的控制信号进行闭环修正。在本实施例中，第二控制信号处理模块包括一个MAX538芯片和一个AD694芯片，MAX538芯片接收第二处理器的第二控制信号，生成0~2V的电压信号，并通过AD694芯片转化为4~20mA的电流信号，控制化学激光器的电气比例阀，实现1-10Bar气体压力输出，输出压力进入外部先导减压阀控制腔，经比例放大后减压阀输出0~3MPa主路气流。在本实施例中，第二隔离处理模块对化学激光器中流量传感器的采样信息进行隔离，以消除流量传感器对流量调控装置的干扰，经第二隔离处理模块的电信号通过一个200欧的电阻后，以0.8V至4V的电压信号输入至第二处理器的AD接口，以实现第二处理器对流量调控的闭环控制。在本实施例中，第二总线通信模块为RSM485CHT隔离收发器模块。还包括为流量调控装置供电的独立电源模块，从而流量调控装置不需要通过电源线连接外部电源，进一步提高装置布置的灵活性与方便性。电源模块由18650电池进行供电。在本实施中，第二处理器连接4路第二控制信号处理模块，可同时对化学激光器的4路供气单路上的供气流量进行调节。

如图4所示，在本实施例中，所述数据采存装置包括第三处理器、第三隔离处理模块、存储模块、第三网络模块；所述第三网络模块，用于与所述上位机通信，接收第三控制指令并回传采样数据；所述存储模块，用于存储所述采样数据；所述第三隔离处理模块用于接收化学激光器中各测量传感器的测量信号，进行隔离处理后发送至所述第三处理器；所述第三处理器，用于解析所述第三控制指令，并根据所述第三控制指令接收经隔离处理后化学激光器中各测量传感器的测量信号，生成采样数据并存储至存储模块或发送至上位机。在本实施例中，第三隔离处理模块包括多路隔离通道，可以同时接收化学激光器中多个测量传感器的采样信号，分别进行隔离处理后发送至第三处理器。经第三隔离处理模块隔离处理后的电信号通过一个200欧的电阻后，发送至第三处理器的ADC（模数转换）接口。第三网络模块包括第三无线射频模块和/或第三总线通信模块。第三总线通信模块优选为带隔离收发功能的总线通信模块。在本实施例中，第三处理器为PIC单片机，第三总线通信模块为RSM485CHT隔离收发器模块。RSM485CHT隔离收发器模块通过CH432芯片与PIC单片机的SPI（串行外设接口）接口模块连接。第三无线射频模块与PIC单片机的串口连接，存储模块为SD卡存储模块，SD卡存储模块与PIC单片机的串口连接。在本实施例中，还包括有为数据采存装置供电的独立电源模块，从而数据采存装置不需要通过电源线连接外部电源，进一步提高装置布置的灵活性与方便性。电源模块由18650电池进行供电。在本实施例中，数据采存装置的第三隔离处理模块包括6路通道，可同时进行6路采样，并将采样值存储至SD卡中，再通过第三网络模块发送至上位机。当然，也可直接将采样值通过第三网络模块发送至上位机。

本实施例的化学激光器燃料管路供气流量调节方法，流量调控装置接收上位机的流量调节控制指令，解析控制指令生成相应的流量调节信号，控制化学激光器流量调节装置，并接收化学激光器供气管路的流量采样值，根据流量采样值调整流量调节信号。流量调控装置在接收流量调节控制指令后，生成流量调节信号，并通过获取流量传感器的流量采样值，通过闭环调节方式对流量调节信号进行调整，从而能够保证流量调节的精度更高，在对流量调节信号进行调整过程中，也不需要上位机的干预，由流量调节装置自动完成，调节速度更快，响应更加及时。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。