一种应用于汤姆逊散射诊断的时序控制系统的制作方法

本发明属于工程控制领域，更具体地，涉及一种应用于汤姆逊散射诊断的时序控制系统。

背景技术：

汤姆逊诊断用于磁约束核聚变中等离子体电子温度的测量，其系统结构复杂，包括了激光器，光路结构，光束收集装置，光电信号转换装置，数据采集系统。汤姆逊激光器具有能量高、脉冲短的特点，在应用中需要在每个周期(20ms)内利用采集系统有限的采集宽度(约40ns)内将激光器在该时间周期内产生的一个激光脉冲(10ns)进行完整的采集，需要精确计算激光传输时间延迟，并精准控制激光器的出光时间与数据采集系统的开启时间才能完整采集到所需信号，其控制精度较高、实现难度较大，而且该激光束属于高能激光，对操作人员的人身安全有很大的威胁。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种应用于汤姆逊散射诊断的时序控制系统，由此解决现有汤姆逊散射诊断系统对控制精度要求高以及实现难度大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种应用于汤姆逊散射诊断的时序控制系统，包括汤姆逊激光器和数据采集模块，所述系统还包括：激光器控制子模块和外部时序控制子模块；

所述激光器控制子模块，用于监测所述汤姆逊激光器的工作状态；

所述外部时序控制子模块，用于接收并处理上级时序控制指令，以生成所述汤姆逊激光器的激光器时序控制信号以及所述数据采集模块的时序和动作信息，并向所述激光器控制子模块发送所述激光器时序控制信号，向所述数据采集模块发送所述时序和动作信息；

所述激光器控制子模块，还用于接收并处理所述激光器时序控制信号，结合所述汤姆逊激光器的工作状态生成激光器动作信号，向所述汤姆逊激光器发送所述激光器动作信号，以实现对所述汤姆逊激光器的远程控制。

优选地，所述激光器控制子模块包括：激光器状态采集模块、激光器控制通讯模块以及激光器状态处理模块；

所述激光器状态采集模块，用于采集所述汤姆逊激光器的工作状态数据，并向所述激光器控制通讯模块发送所述工作状态数据；

所述激光器控制通讯模块，用于接收并向所述激光器状态处理模块发送所述工作状态数据与所述激光器时序控制信号，其中，所述激光器时序控制信号由所述外部时序控制子模块通过对所述上级时序控制指令进行处理得到；

所述激光器状态处理模块，用于对接收的所述工作状态数据进行处理，以实时判断所述汤姆逊激光器的工作状态，并结合接收的所述激光器时序控制信号生成所述激光器动作信号。

优选地，所述激光器控制通讯模块，还用于向所述汤姆逊激光器发送所述激光器动作信号，其中，若所述汤姆逊激光器不是处于正常工作状态，则所述激光器动作信号用于指示所述汤姆逊激光器停止工作。

优选地，所述外部时序控制子模块包括时序处理模块以及时序控制通讯模块；

所述时序处理模块，用于接收并处理所述上级时序控制指令，以生成所述激光器时序控制信号，同时生成所述数据采集模块的时序和动作信息，并向所述时序控制通讯模块发送所述激光器时序控制信号以及所述时序和动作信息；

所述时序控制通讯模块，用于接收并向所述激光器控制通讯模块发送所述激光器时序控制信号，以及接收并向所述数据采集模块发送所述时序和动作信息。

优选地，所述时序控制通讯模块，还用于向所述时序处理模块发送所述上级时序控制指令。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明通过激光器控制通讯模块和时序控制通讯模块来传递信号，提高了在高工作频率和复杂电磁环境下的信号传输抗干扰能力。本发明通过实时监测激光器的工作状态并将数据传输至远端的激光器状态处理模块，由激光器状态处理模块结合时序控制信号生成激光器动作信号，并传送至动作执行单元汤姆逊激光器，实现了对汤姆逊激光器的远程控制，有效的保障了人身安全。同时时序控制通讯模块结合外部的控制信号对系统各部分的时序进行控制，并分别传输至激光器状态处理模块与数据采集模块，实现了汤姆逊诊断系统时序的精确控制。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种应用于汤姆逊散射诊断的时序控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种应用于汤姆逊散射诊断的时序控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种激光器状态处理模块的执行逻辑图；

图4为本发明实施例提供的一种时序处理模块的执行逻辑图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

针对汤姆逊散射诊断系统控制精度要求高、实现难度大的问题，本发明提出一种应用于汤姆逊散射诊断的时序控制系统，旨在解决工程实际中汤姆逊诊断系统的远程精确控制问题。

如图1所示为本发明实施例提供的一种应用于汤姆逊散射诊断的时序控制系统的结构示意图；在图1所示的系统中，包括：汤姆逊激光器和数据采集模块，还包括：激光器控制子模块1和外部时序控制子模块2；

激光器控制子模块1，用于监测汤姆逊激光器的工作状态；

外部时序控制子模块2，用于接收并处理上级时序控制指令，以生成汤姆逊激光器的激光器时序控制信号以及数据采集模块的时序和动作信息，并向激光器控制子模块1发送激光器时序控制信号，向数据采集模块发送时序和动作信息；

激光器控制子模块1，还用于接收并处理激光器时序控制信号，结合汤姆逊激光器的工作状态生成激光器动作信号，向汤姆逊激光器发送激光器动作信号，以实现对汤姆逊激光器的远程控制。

如图2所示，在一个可选的实施方式中，激光器控制子模块1包括：激光器状态采集模块11、激光器控制通讯模块12以及激光器状态处理模块13；

激光器状态采集模块11，用于采集汤姆逊激光器的工作状态数据，并向激光器控制通讯模块12发送工作状态数据；

其中，汤姆逊激光器的工作状态数据包括激光器的各个开关位置、激光器的温度、冷却水的温度、冷却水泵的状态以及供气系统的电压等。

激光器控制通讯模块12，用于接收并向激光器状态处理模块13发送工作状态数据与激光器时序控制信号，其中，激光器时序控制信号由外部时序控制子模块2通过对上级时序控制指令进行处理得到；

激光器状态处理模块13，用于对接收的工作状态数据进行处理，以实时判断汤姆逊激光器的工作状态，并结合接收的激光器时序控制信号生成激光器动作信号。

其中，激光器控制通讯模块12，还用于向汤姆逊激光器发送激光器动作信号，其中，若汤姆逊激光器不是处于正常工作状态，则激光器动作信号用于指示汤姆逊激光器停止工作。

如图2所示，在一个可选的实施方式中，外部时序控制子模块2包括时序处理模块21以及时序控制通讯模块22；

时序处理模块21，用于接收并处理上级时序控制指令，以生成激光器时序控制信号，同时生成数据采集模块的时序和动作信息，并向时序控制通讯模块22发送激光器时序控制信号以及时序和动作信息；

时序控制通讯模块22，用于接收并向激光器控制通讯模块12发送激光器时序控制信号，以及接收并向数据采集模块发送时序和动作信息。

其中，时序控制通讯模块22，还用于向时序处理模块21发送上级时序控制指令。

本发明适用于汤姆逊散射诊断的时序控制系统，可以基于digilent公司的genesy2开发板进行开发设计，控制芯片为fpga，型号为kintex-7xc7k325t-2ffg900c。能够对激光器实现远程实时监测和远程操作控制，能够检测激光器的工作状态，并执行相应动作，执行动作包括各种工作参数的设置、开关的投掷、激光束的输出与关闭。同时能够实现系统的时序控制，通过控制激光器的出光时刻与数据采集模块开启的时刻，实现数据采集模块对光束的完整采集。实现了对汤姆逊散射诊断系统的精确控制。此外通过激光器控制通讯模块和时序控制通讯模块来传递信号，提高了在高工作频率和复杂电磁环境下的信号传输抗干扰性，提高了系统的电磁兼容能力。

图3是激光器状态处理模块13的控制逻辑图。该逻辑图展示了汤姆逊诊断激光器控制子模块1的激光器状态处理模块13在运行时一个完整的控制逻辑。

s101：在接收到激光器工作状态数据以后，激光器状态处理模块13开始检测激光器工作状态是否正常，状态正常则进行步骤s102，状态异常进行步骤s104；

s102：激光器状态处理模块13检测是否收到外部时序控制子模块2的时序处理模块21传输的时序控制信号，如果收到则进行步骤s103，没有收到则结束，表明激光器工作状态正常；

s103：激光器状态处理模块13生成动作信息包括各种工作参数的设置和各种开关的动作状态，并通过激光器控制通讯模块12传输至动作执行机构汤姆逊激光器完成相应动作，所有动作信息全部生成完毕，表示时序控制系统的控制下激光器完成要求的动作；

s104：接收下一次的汤姆逊激光器工作状态数据，并判断激光器的工作状态，如果正常，则表明连续两次的激光器工作状态不一致，先前出现的状态异常数据是传输中产生的变化导致。如果出现异常，表明两次工作状态数据均出现异常，则根据数据分析出状态异常的结构，并执行步骤s105；

s105：生成故障复位信息，通过激光器控制通讯模块12传输至动作执行机构汤姆逊激光器完成故障部位的复位操作并执行步骤s106；

s106：接收激光器复位动作后的激光器工作状态数据，并判断激光器的工作状态，如果正常，表示激光器通过复位操作以后故障消除，能够正常工作；如果出现异常，则表明激光器通过复位操作不能消除故障，并执行步骤s107；

s107：生成故障提示，并生成关闭设备的动作信息，通过激光器控制通讯模块12传输至动作执行机构汤姆逊激光器完成激光器相关结构的关闭动作，结束。

图4是本发明提出的时序处理模块21的逻辑结构图，该逻辑图展示了一个汤姆逊诊断外部时序控制子模块2的时序处理模块21在运行时一个完整的控制逻辑。

s201：时序处理模块21开始检测通讯连接状态，如果正常，执行步骤s202，如果异常，执行步骤s204；

s202：时序处理模块21检测是否收到来自上级控制系统的外部时序控制信号，如果收到则进行步骤s203，没有收到则结束，表明当前没有控制要求；

s203：时序处理模块21生成各动作执行机构的动作要求和时序信号，包括不限于激光器出光时间和数据采集系统开启时间，并通过时序控制通讯模块21传输至激光器控制通讯模块12和动作执行机构汤姆数据采集模块；

s204：时序处理模块21再一次检测通讯连接状态，如果正常，即则表明连续两次的通讯连接状态检测的结果不一致，先前出现的状态异常数据是传输中产生的变化导致，如果出现异常，表明通讯连接状态异常，执行步骤s205；

s205：生成通讯连接故障提示，此时需要人为检查各部分通讯连接，结束。

本发明通过激光器控制通讯模块12和时序控制通讯模块22来传递信号，提高了在高工作频率和复杂电磁环境下的信号传输抗干扰性。本发明通过采集激光器的工作状态并将数据传输至远端的激光器状态处理模块13，激光器状态处理模块13结合时序的控制信号生成激光器的动作信号，并传送至动作执行机构汤姆逊激光器，实现了对汤姆逊激光器的远程控制，有效的保障了人身安全。同时时序控制通讯模块22结合外部的控制信号对系统各部分的时序进行控制，并分别传输至激光器状态处理模块13与数据采集模块，实现了汤姆逊诊断系统时序的精确控制。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。