燃燒驅(qū)動連續(xù)波HF-DF激光器嵌入式無線測控系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究.pdf

1、緊湊化的微型嵌入式無線測控系統(tǒng)是未來化學(xué)激光器測控系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。本文基于可編程控制器PLC、PIC單片機、上位機LabVIEW程序和無線數(shù)傳模塊設(shè)計出一套體積小、重量輕的嵌入式無線測控系統(tǒng)，用于無線控制燃燒驅(qū)動連續(xù)波HF/DF激光器的運行和實驗數(shù)據(jù)的采集、存儲與傳輸。
　　利用可編程控制器PLC編寫程序來無線控制激光器供氣單路上電磁閥的開啟與關(guān)閉，使供氣單路能夠按照設(shè)定的時序供氣；基于 PIC單片機編寫單 AD通道和多AD通

2、道的數(shù)據(jù)采集與存儲程序，進而設(shè)計并制作出單/多AD通道的采存模塊；利用 LabVIEW軟件編寫上位機程序，用于控制 PLC及采存模塊協(xié)調(diào)工作；上位機程序、PLC及采存模塊之間通過無線數(shù)傳模塊進行相互通信，傳送指令和發(fā)送數(shù)據(jù)。
　　基于實驗室燃燒驅(qū)動連續(xù)波HF/DF激光器的供氣單路搭建了嵌入式無線測控用的單路測試平臺，分別利用單AD通道和多AD通道的采存模塊及相應(yīng)的PLC程序和上位機程序來控制供氣單路按時序供氣，并進行單路壓力和溫度

3、的數(shù)據(jù)采集。試驗結(jié)果表明基于單AD通道采存模塊和多AD通道采存儲模塊的測控系統(tǒng)均能很好地控制單路按時序供氣并完成數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸工作，且運行穩(wěn)定性好，同時多AD通道采存儲模塊較單AD通道模塊外部結(jié)構(gòu)更為緊湊簡潔。
　　根據(jù)激光器的實際運行需求，優(yōu)化了嵌入式無線測控系統(tǒng)的各項功能。在PLC中實現(xiàn)了對激光器多個供氣單路的同步控制，使多供氣單路能夠按照設(shè)定的時序精確供氣，并為D2供氣單路設(shè)計了周期性供氣時序以節(jié)約使用，程序中添加倒計

4、時多指令啟動功能以避免激光器意外啟動，新增了急停按鈕以防激光器運行時發(fā)生意外。將采存模塊集成到電路板中，減小了模塊體積。優(yōu)化了LabVIEW上位機程序，可實現(xiàn)遠程修改PLC中各供氣單路的時序數(shù)據(jù)，并能實時檢測采存模塊的運行狀態(tài)。優(yōu)化了測控系統(tǒng)中各模塊的電量管理，使系統(tǒng)耗電量盡可能減少，實現(xiàn)了PLC及采存模塊的全電池驅(qū)動；在單路測試平臺上對優(yōu)化后的無線測控系統(tǒng)進行了試驗測試，驗證了該系統(tǒng)運行的可靠性和采集數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。
　　對優(yōu)化

5、后的單AD通道采存模塊進行了便攜化封裝，并將PLC和12個封裝后的采存模塊嵌入到實際激光器供氣系統(tǒng)上，利用嵌入式無線測控系統(tǒng)控制激光器運行，以喉道耐燒蝕試驗的時序數(shù)據(jù)作為供氣單路的供氣時序，對激光器6個供氣單路文氏咀上下游11處壓力測試點的壓力、1處溫度測試點的溫度進行了采集。實驗結(jié)果表明該嵌入式無線測控系統(tǒng)能夠很好地控制激光器運行，并能完整采集到每個供氣單路的壓力變化；且該測控系統(tǒng)各個模塊攜帶方便，安裝簡易，可移植性強，能夠方便的嵌入