本發(fā)明涉及化學(xué)激光器測控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種控制化學(xué)激光器供氣時序、調(diào)節(jié)供氣流量和采集存儲傳感器數(shù)據(jù)的測控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

化學(xué)激光器是最具發(fā)展?jié)摿Φ母吣芗す膺x擇之一，對于化學(xué)激光器系統(tǒng)來講，測控系統(tǒng)是其不可或缺的組成部分，也是控制全系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的“中樞神經(jīng)”。但長期以來，測控系統(tǒng)通常只是基于工業(yè)測量與控制板卡來整合搭建，在大量通道數(shù)據(jù)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(diào)機(jī)大小的機(jī)柜來實(shí)現(xiàn)，體積龐大，接線復(fù)雜，對實(shí)現(xiàn)激光器的小型化存在重要的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種體積小、簡單易布設(shè)、穩(wěn)定性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)安全性好、操作方便的用于化學(xué)激光器的分布嵌入式智能測控系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種用于化學(xué)激光器的分布嵌入式智能測控系統(tǒng)，包括至少一臺上位機(jī)、至少一臺時序控制裝置、至少一臺流量調(diào)控裝置、至少一臺數(shù)據(jù)采存裝置；所述上位機(jī)分別與所述時序控制裝置、流量調(diào)控裝置、數(shù)據(jù)采存裝置網(wǎng)絡(luò)連接；

所述上位機(jī)配置為所述時序控制裝置、流量調(diào)控裝置、數(shù)據(jù)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(jī)的控制下，按時序?qū)瘜W(xué)激光器的燃料管路供氣閥門與燃燒室點(diǎn)火器進(jìn)行通斷控制；

所述流量調(diào)控裝置配置為在所述上位機(jī)的控制下，閉環(huán)調(diào)節(jié)設(shè)定化學(xué)激光器的供氣流量；

所述數(shù)據(jù)采存裝置配置為在所述上位機(jī)的控制下，采集并存儲化學(xué)激光器各測量傳感器輸出電信號數(shù)據(jù)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述上位機(jī)為PC機(jī)或手持智能終端。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述網(wǎng)絡(luò)連接為無線射頻網(wǎng)絡(luò)連接或通信總線連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述時序控制裝置包括第一處理器、第一網(wǎng)絡(luò)模塊和第一控制信號處理模塊；

所述第一網(wǎng)絡(luò)模塊用于接收所述上位機(jī)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(yīng)的第一控制信號；

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

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一網(wǎng)絡(luò)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(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述流量調(diào)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(wǎng)絡(luò)模塊；

所述第二網(wǎng)絡(luò)模塊用于接收所述上位機(jī)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(yīng)的第二控制信號；

所述第二控制信號處理模塊根據(jù)所述第二控制信號控制化學(xué)激光器的流量調(diào)節(jié)裝置；

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

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

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二網(wǎng)絡(luò)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(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)模塊；

所述第三網(wǎng)絡(luò)模塊，用于與所述上位機(jī)通信，接收第三控制指令并回傳采樣數(shù)據(jù)；

所述存儲模塊，用于存儲所述采樣數(shù)據(jù)；

所述第三隔離處理模塊用于接收化學(xué)激光器中各測量傳感器的測量信號，進(jìn)行隔離處理后發(fā)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(jù)所述第三控制指令接收經(jīng)隔離處理后化學(xué)激光器中各測量傳感器的測量信號，生成采樣數(shù)據(jù)并存儲至存儲模塊或發(fā)送至上位機(jī)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第三網(wǎng)絡(luò)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(xué)激光器燃料管路供氣流量調(diào)節(jié)方法，流量調(diào)控裝置接收上位機(jī)的流量調(diào)節(jié)控制指令，解析所述控制指令生成相應(yīng)的流量調(diào)節(jié)信號，控制化學(xué)激光器流量調(diào)節(jié)裝置，并接收化學(xué)激光器供氣管路的流量采樣值，根據(jù)所述流量采樣值調(diào)整所述流量調(diào)節(jié)信號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明包括多種上位機(jī)和時序控制裝置、流量調(diào)控裝置和數(shù)據(jù)采存裝置，結(jié)構(gòu)簡單，各裝置之間可通過有線或無線方式連接，不但布設(shè)方便，還兼具穩(wěn)定性，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，數(shù)據(jù)安全性好。

2、本發(fā)明的上位機(jī)、時序控制裝置、流量調(diào)控裝置和數(shù)據(jù)采存裝置的數(shù)量可根據(jù)需要靈活配置，可以適應(yīng)不同規(guī)?；瘜W(xué)激光器的測控需求，擴(kuò)展性好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明時序控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明流量調(diào)控裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明數(shù)據(jù)采存裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本實(shí)施例的用于化學(xué)激光器的分布嵌入式智能測控系統(tǒng)，

包括至少一臺上位機(jī)、至少一臺時序控制裝置、至少一臺流量調(diào)控裝置、至少一臺數(shù)據(jù)采存裝置；所述上位機(jī)分別與所述時序控制裝置、流量調(diào)控裝置、數(shù)據(jù)采存裝置網(wǎng)絡(luò)連接；所述上位機(jī)配置為所述時序控制裝置、流量調(diào)控裝置、數(shù)據(jù)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(jī)的控制下，按時序?qū)瘜W(xué)激光器的燃料管路供氣閥門與燃燒室點(diǎn)火器進(jìn)行通斷控制；所述流量調(diào)控裝置配置為在所述上位機(jī)的控制下，閉環(huán)調(diào)節(jié)設(shè)定化學(xué)激光器的供氣流量；所述數(shù)據(jù)采存裝置配置為在所述上位機(jī)的控制下，采集并存儲化學(xué)激光器各測量傳感器輸出電信號數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，上位機(jī)是用于控制時序控制裝置、流量調(diào)控裝置和數(shù)據(jù)采存裝置的控制設(shè)備，上位機(jī)可以是PC機(jī)或者手持智能終端。在運(yùn)算能力上，PC機(jī)比手持智能終端強(qiáng)，但可移動性與靈活性卻不如手持智能終端。因此，可根據(jù)化學(xué)激光器使用環(huán)境選擇PC機(jī)或手持智能終端為上位機(jī)，或者同時采用PC機(jī)和手持智能終端一起作為上位機(jī)，即具有PC機(jī)運(yùn)算能力強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，又兼具手持智能終端的靈活性。

在本實(shí)施例中，上位機(jī)之間，以及上位機(jī)與時序控制裝置、流量調(diào)控裝置、數(shù)據(jù)采存裝置之間通過網(wǎng)絡(luò)連接。在需要安全通信時，采用有線網(wǎng)絡(luò)連接方式，本實(shí)施例中，有線網(wǎng)絡(luò)為485總線通信網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)通信波特率為57600bps。否則，采用無線網(wǎng)絡(luò)連接方式，無線網(wǎng)絡(luò)采用無線射頻網(wǎng)絡(luò)，即不需要復(fù)雜的布線，方便靈活，同時，也具有較大的通信范圍，保證化學(xué)激光器的測控需求。當(dāng)然，也可以同時采用有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)的連接方式。在本實(shí)施例中，PC機(jī)可通過USB接口轉(zhuǎn)接無線射頻模塊建立無線射頻網(wǎng)絡(luò)連接，或者通過USB接口轉(zhuǎn)接總線通信模塊建立通信總線連接。當(dāng)上位機(jī)為手持智能終端時，通過MiniUSB轉(zhuǎn)USB后轉(zhuǎn)接無線射頻模塊建立無線射頻網(wǎng)絡(luò)連接，手持智能終端可通過USB與PC機(jī)建立有線通信?？偩€通信模塊優(yōu)選為帶隔離收發(fā)功能的總線通信模塊。在本實(shí)施例中，總線通信模塊為RSM485CHT隔離收發(fā)器模塊。無線射頻模塊為YL-100IL數(shù)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(shí)施例中，所述時序控制裝置包括第一處理器、第一網(wǎng)絡(luò)模塊和第一控制信號處理模塊；所述第一網(wǎng)絡(luò)模塊用于接收所述上位機(jī)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(yīng)的第一控制信號；所述第一控制信號處理模塊根據(jù)所述第一控制信號控制化學(xué)激光器的燃料管路供氣閥門與燃燒室點(diǎn)火器的通斷。第一控制信號處理模塊與被控制的化學(xué)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(jīng)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(tài)，從而控制燃料管路供氣閥門與燃燒室點(diǎn)火器的開啟與關(guān)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(xué)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(jìn)行放大。在本實(shí)施中，第一網(wǎng)絡(luò)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(yōu)選為帶隔離收發(fā)功能的總線通信模塊。在本實(shí)施例中，第一處理器為PIC單片機(jī)，信號放大模塊為ULN2003達(dá)林頓晶體管，第一總線通信模塊為RSM485CHT隔離收發(fā)器模塊。在本實(shí)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(xué)激光器的14路供氣管路的電磁閥進(jìn)行通斷控制。在本實(shí)施例中，將14路控制管路電磁閥狀態(tài)的繼電器組成一塊繼電器PCB板。在本實(shí)施例中，還包括有為時序控制裝置供電的獨(dú)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(jìn)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(jìn)行供電。

如圖3所示，在本實(shí)施例中，流量調(diào)控裝置包括所述流量調(diào)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(wǎng)絡(luò)模塊；所述第二網(wǎng)絡(luò)模塊用于接收所述上位機(jī)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(yīng)的第二控制信號；所述第二控制信號處理模塊根據(jù)所述第二控制信號控制化學(xué)激光器的流量調(diào)節(jié)裝置；所述第二隔離處理模塊用于接收化學(xué)激光器中流量傳感器的采樣信號，進(jìn)行隔離處理后發(fā)送至所述第二處理器；所述第二處理器還用于根據(jù)從所述第二隔離處理模塊獲取的傳感器采樣信號，調(diào)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(xué)激光器的多路傳感器的輸入信號進(jìn)行隔離處理，發(fā)送至第二處理器模塊。第二網(wǎng)絡(luò)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(yōu)選為帶隔離收發(fā)功能的總線通信模塊。在本實(shí)施例中，第二處理器為PIC單片機(jī)。第二處理器根據(jù)由第二網(wǎng)絡(luò)模塊接收到的上位機(jī)的指令，產(chǎn)生流量調(diào)控的第二控制信號，該第二控制信號經(jīng)第二控制信號處理模塊輸出，用于控制調(diào)節(jié)化學(xué)激光器氣體燃料供給的電氣比例閥，從而調(diào)節(jié)化學(xué)激光器中供氣單路上的外部先導(dǎo)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(xué)激光器的流量傳感器信號，經(jīng)隔離后送至第二處理器，第二處理器根據(jù)該流量傳感器信號實(shí)現(xiàn)對流量調(diào)控的控制信號進(jìn)行閉環(huán)修正。在本實(shí)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(zhuǎn)化為4~20mA的電流信號，控制化學(xué)激光器的電氣比例閥，實(shí)現(xiàn)1-10Bar氣體壓力輸出，輸出壓力進(jìn)入外部先導(dǎo)減壓閥控制腔，經(jīng)比例放大后減壓閥輸出0~3MPa主路氣流。在本實(shí)施例中，第二隔離處理模塊對化學(xué)激光器中流量傳感器的采樣信息進(jìn)行隔離，以消除流量傳感器對流量調(diào)控裝置的干擾，經(jīng)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(shí)現(xiàn)第二處理器對流量調(diào)控的閉環(huán)控制。在本實(shí)施例中，第二總線通信模塊為RSM485CHT隔離收發(fā)器模塊。還包括為流量調(diào)控裝置供電的獨(dú)立電源模塊，從而流量調(diào)控裝置不需要通過電源線連接外部電源，進(jìn)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(jìn)行供電。在本實(shí)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(xué)激光器的4路供氣單路上的供氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

如圖4所示，在本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)模塊；所述第三網(wǎng)絡(luò)模塊，用于與所述上位機(jī)通信，接收第三控制指令并回傳采樣數(shù)據(jù)；所述存儲模塊，用于存儲所述采樣數(shù)據(jù)；所述第三隔離處理模塊用于接收化學(xué)激光器中各測量傳感器的測量信號，進(jìn)行隔離處理后發(fā)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(jù)所述第三控制指令接收經(jīng)隔離處理后化學(xué)激光器中各測量傳感器的測量信號，生成采樣數(shù)據(jù)并存儲至存儲模塊或發(fā)送至上位機(jī)。在本實(shí)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(xué)激光器中多個測量傳感器的采樣信號，分別進(jìn)行隔離處理后發(fā)送至第三處理器。經(jīng)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(fā)送至第三處理器的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）接口。第三網(wǎng)絡(luò)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(yōu)選為帶隔離收發(fā)功能的總線通信模塊。在本實(shí)施例中，第三處理器為PIC單片機(jī)，第三總線通信模塊為RSM485CHT隔離收發(fā)器模塊。RSM485CHT隔離收發(fā)器模塊通過CH432芯片與PIC單片機(jī)的SPI（串行外設(shè)接口）接口模塊連接。第三無線射頻模塊與PIC單片機(jī)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(jī)的串口連接。在本實(shí)施例中，還包括有為數(shù)據(jù)采存裝置供電的獨(dú)立電源模塊，從而數(shù)據(jù)采存裝置不需要通過電源線連接外部電源，進(jìn)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(jìn)行供電。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采存裝置的第三隔離處理模塊包括6路通道，可同時進(jìn)行6路采樣，并將采樣值存儲至SD卡中，再通過第三網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送至上位機(jī)。當(dāng)然，也可直接將采樣值通過第三網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送至上位機(jī)。

本實(shí)施例的化學(xué)激光器燃料管路供氣流量調(diào)節(jié)方法，流量調(diào)控裝置接收上位機(jī)的流量調(diào)節(jié)控制指令，解析控制指令生成相應(yīng)的流量調(diào)節(jié)信號，控制化學(xué)激光器流量調(diào)節(jié)裝置，并接收化學(xué)激光器供氣管路的流量采樣值，根據(jù)流量采樣值調(diào)整流量調(diào)節(jié)信號。流量調(diào)控裝置在接收流量調(diào)節(jié)控制指令后，生成流量調(diào)節(jié)信號，并通過獲取流量傳感器的流量采樣值，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)方式對流量調(diào)節(jié)信號進(jìn)行調(diào)整，從而能夠保證流量調(diào)節(jié)的精度更高，在對流量調(diào)節(jié)信號進(jìn)行調(diào)整過程中，也不需要上位機(jī)的干預(yù)，由流量調(diào)節(jié)裝置自動完成，調(diào)節(jié)速度更快，響應(yīng)更加及時。

上述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。