專利名稱：一種用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換能器領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電磁脈沖聲源的原理是高壓儲能電容器通過電感線圈放電，使線圈上覆蓋的振膜感應(yīng)產(chǎn)生電磁場，振膜磁場與線圈磁場相互作用產(chǎn)生排斥力，激發(fā)周圍介質(zhì)形成聲波。與其它聲源相對比，電磁脈沖聲源有以下特點(1)這種聲源所輻射的聲脈沖特性，主要取決于聲源本身的電聲結(jié)構(gòu)，輻射的聲脈沖的波形十分規(guī)則，具有極佳的寬帶譜結(jié)構(gòu)，而且能夠根 據(jù)要求很方便地改變聲脈沖的峰值壓力和寬度；(2)安全可靠，信號可重復(fù)性好?？梢宰鳛樗曃锢韺嶒?、地質(zhì)勘探和非線性聲學(xué)的研究等領(lǐng)域的寬帶聲源。美國專利3227. 996和中國專利85100714都涉及到了這種換能器。但是，二者均未對其控制方式進行描述。在大電流、高電壓的情況下，利用手動開關(guān)去控制電容的充放電是危險的，同時也很不方便，而且這些控制方式只能對單一的換能器進行控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服上述問題，提供了一種用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)包括計算機和變壓器，該系統(tǒng)還包括一單片機、CAN總線芯片、MOSFET驅(qū)動芯片、高低電壓電源驅(qū)動芯片、電容和至少一個MOSFET ；所述單片機的CAN總線接口通過CAN總線芯片與所述計算機連接,用于接收計算機發(fā)出的控制指令；所述單片機的輸入、輸出端口連接高低電壓電源驅(qū)動芯片輸入端口，所述高低電壓電源驅(qū)動芯片輸出端口連接若干繼電器，用于控制電容A和外部脈沖電容的充電；所述單片機輸入、輸出端口連接MOSFET驅(qū)動芯片的輸入端口，所述MOSFET驅(qū)動芯片的輸出端口連接MOSFET的柵極，所述MOSFET的漏極接電容A，源極接地，用于控制對電容A并通過變壓器實現(xiàn)外部脈沖電容的放電。根據(jù)本發(fā)明的用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)還包括電源模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊，該電源模塊用于將220V的電壓轉(zhuǎn)換為12V的電壓，電源轉(zhuǎn)換模塊用于將12V的電壓轉(zhuǎn)換為5V的電壓。根據(jù)本發(fā)明的用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一防護電路，該一防護電路設(shè)置在CAN總線和計算機之間，用于消除放電瞬間產(chǎn)生的強電磁場對控制電路中芯片的破壞和干擾。根據(jù)本發(fā)明的用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)，所述的防護電路包括三路并聯(lián)設(shè)置在CAN總線的兩端的兩個串聯(lián)的瞬態(tài)抑制二極管、兩個串聯(lián)的防雷管和另一個防雷管，其中，兩個串聯(lián)的瞬態(tài)抑制二極管之間接地，兩個串聯(lián)的防雷管之間接地。此外，本發(fā)明還提供了一種用于大功率電磁脈沖聲源的控制方法，該方法由上述的控制系統(tǒng)實現(xiàn)的，該方法包括以下步驟I)所述單片機通過CAN總線接收到計算機發(fā)出的低電壓充電的指令后，單片機的輸入輸出端口打開，并通過與單片機電連接的高低電壓電源驅(qū)動芯片控制低電壓電源對電容A充電，當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的低電壓停止充電的指令后，停止對電容A充電；2)所述單片機通過CAN總線接收到計算機發(fā)出的高電壓充電的指令后，單片機的輸入輸出端口打開，并通過與單片機電連接的高低電壓電源驅(qū)動芯片控制電路外部高電壓電源對脈沖電容充電，當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的高電壓停止充電的指令后，停止對脈沖電容充電；3)所述單片機通過CAN總線接收到計算機發(fā)出的發(fā)送指令后，單片機的輸入輸出端口打開，與單片機電連接的MOSFET驅(qū)動芯片控制MOSFET導(dǎo)通，MOSFET導(dǎo)通后，與之連接 的電容A通過變壓器初級線圈放電，進而在次級線圈產(chǎn)生高電壓促使外部脈沖電容放電。本發(fā)明提供的一種通過單片機及一些外圍電路去控制電容的充電和放電，并利用CAN總線通訊與計算機聯(lián)系的控制系統(tǒng)。其具體操作步驟如下I)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的低電壓充電的指令后(從端口 A進入)，單片機的過高低電壓電源驅(qū)動芯片端口打開，由O變?yōu)?，通過輸出驅(qū)動芯片(從端口 B輸出)控制低電壓電源對電容A充電。2)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的低電壓停止充電的指令后(從端口 A進入)，單片機的過高低電壓電源驅(qū)動芯片端口關(guān)閉，由I變?yōu)?，通過輸出驅(qū)動芯片(從端口 B輸出)控制低電壓電源停止對電容A充電。3)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的高電壓充電的指令后(從端口 A進入)，單片機的過高低電壓電源驅(qū)動芯片端口打開，由O變?yōu)?，通過輸出驅(qū)動芯片(從端口 C輸出)控制控制電路外部高電壓電源對脈沖電容充電。4)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的高電壓停止充電的指令后(從端口 A進入)，單片機的過高低電壓電源驅(qū)動芯片端口關(guān)閉，由I變?yōu)?，通過輸出驅(qū)動芯片(從端口 C輸出)控制控制電路外部高電壓電源停止對脈沖電容充電。5)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的發(fā)射指令后(從端口 A進入)，單片機的I/O端口 RCO打開，由O變?yōu)镮，通過輸出驅(qū)動芯片用于控制MOSFET開通，此時，電容A通過外部變壓器(經(jīng)端口 D連接)初級線圈放電，進而在次級線圈產(chǎn)生高電壓促使外部脈沖電容放電。本發(fā)明的要點在于在控制電路與外部接口處添加放雷管和瞬態(tài)抑制二極管以防止放電瞬間產(chǎn)生的強電磁場對控制電路中芯片的破壞和干擾。本發(fā)明采用的防護電路如圖2所示。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于電磁脈沖聲源換能器的控制系統(tǒng)有如下特點提供一種用于電磁脈沖聲源的控制方式，解決了手動控制的危險性和不靈活性問題，并解決了在強電磁場情況下的干擾和破壞問題。本發(fā)明的設(shè)計采用PIC18F系列單片機和一系列外圍芯片，實現(xiàn)了對電磁脈沖聲源的安全靈活控制。具體的靈活性表現(xiàn)在PIC單片機可以通過CAN總線實現(xiàn)與人之間的信息交換，操作人員可以通過單片機反饋回的已充電壓值，對聲源進行實時的監(jiān)控，并可同時控制已充電電量。具體的安全性體現(xiàn)在通過CAN總線使人機分離，避免了人與機器的直接接觸，避免了操作人員接觸高電壓的危險。


圖I為本發(fā)明的用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)的防護電路圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的控制系統(tǒng)以及實施方式進行詳細的說明。本發(fā)明提供的用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)包括計算機和變壓器，該系 統(tǒng)還包括一單片機、CAN總線芯片、MOSFET驅(qū)動芯片、高低電壓電源驅(qū)動芯片、電容和6個MOSFET ；所述單片機的CANTX和CANRX端口通過CAN總線芯片與所述計算機連接，用于接收計算機發(fā)出的控制指令；所述單片機I/O端口 RDO和RDl連接高低電壓電源驅(qū)動芯片INA和INB端口，高低電壓電源驅(qū)動芯片OUTA和OUTB端口連接若干繼電器，用于控制電容A和外部脈沖電容的充電； 所述單片機I/O端口 RCO連接MOSFET驅(qū)動芯片INA端口、驅(qū)動芯片OUTA和OUTB端口連接6個并聯(lián)的MOSFET單元的柵極，所述6個并聯(lián)的MOSFET單元的漏極接電容，源極接地，用于控制對電容A并通過變壓器實現(xiàn)外部脈沖電容的放電。本發(fā)明提供了一種通過單片機及一些外圍電路去控制電容的充電和放電，并利用CAN總線通訊與計算機聯(lián)系的控制系統(tǒng)。其具體操作步驟如下I)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的低電壓充電的指令后(從端口 A進入)，單片機的過高低電壓電源驅(qū)動芯片端口打開，由O變?yōu)?，通過輸出驅(qū)動芯片(從端口 B輸出)控制低電壓電源對電容A充電。2)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的低電壓停止充電的指令后(從端口 A進入)，單片機的過高低電壓電源驅(qū)動芯片端口關(guān)閉，由I變?yōu)?，通過輸出驅(qū)動芯片(從端口 B輸出)控制低電壓電源停止對電容A充電。3)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的高電壓充電的指令后(從端口 A進入)，單片機的過高低電壓電源驅(qū)動芯片端口打開，由O變?yōu)?，通過輸出驅(qū)動芯片(從端口 C輸出)控制控制電路外部高電壓電源對脈沖電容充電。4)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的高電壓停止充電的指令后(從端口 A進入)，單片機的過高低電壓電源驅(qū)動芯片端口關(guān)閉，由I變?yōu)?，通過輸出驅(qū)動芯片(從端口 C輸出)控制控制電路外部高電壓電源停止對脈沖電容充電。5)當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的發(fā)射指令后(從端口 A進入)，單片機的I/O端口 RCO打開，由O變?yōu)镮，通過輸出驅(qū)動芯片用于控制MOSFET開通，此時，電容A通過外部變壓器(經(jīng)端口 D連接)初級線圈放電，進而在次級線圈產(chǎn)生高電壓促使外部脈沖電容放電。
權(quán)利要求
1.一種用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括計算機和變壓器其特征在于，該系統(tǒng)還包括一單片機、CAN總線芯片、MOSFET驅(qū)動芯片、高低電壓電源驅(qū)動芯片、電容和至少I個MOSFET ；所述單片機的CAN總線接口通過CAN總線芯片與所述計算機連接，用于接收計算機發(fā)出的控制指令；所述單片機的輸入、輸出端口連接高低電壓電源驅(qū)動芯片的輸入端口，所述高低電壓電源驅(qū)動芯片的輸出端口連接若干繼電器，用于控制電容A和外部脈沖電容的充電；所述單片機輸入、輸出端口連接MOSFET驅(qū)動芯片的輸入端口，所述MOSFET驅(qū)動芯片的輸出端口連接MOSFET的柵極，所述MOSFET的漏極接電容A，源極接地，用于控制電容A并通過變壓器實現(xiàn)外部脈沖電容的放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括電源模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊，該電源模塊用于將220V的電壓轉(zhuǎn)換為12V的電壓， 電源轉(zhuǎn)換模塊用于將12V的電壓轉(zhuǎn)換為5V的電壓，用于給單片機供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括一防護電路，該一防護電路設(shè)置在CAN總線和計算機之間，用于消除放電瞬間產(chǎn)生的強電磁場對控制電路中芯片的破壞和干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的防護電路包括三路并聯(lián)設(shè)置在CAN總線的兩端的兩個串聯(lián)的瞬態(tài)抑制二極管、兩個串聯(lián)的防雷管和另一個防雷管，其中，兩個串聯(lián)的瞬態(tài)抑制二極管之間接地，兩個串聯(lián)的防雷管之間接地。
5.一種用于大功率電磁脈沖聲源的控制方法，該方法由一單片機、CAN總線芯片、 MOSFET驅(qū)動芯片、高低電壓電源驅(qū)動芯片、電容和至少一個MOSFET組成的控制系統(tǒng)實現(xiàn)的，其中，所述單片機的CAN總線接口通過CAN總線芯片與所述計算機連接，用于接收計算機發(fā)出的控制指令；所述單片機的輸入、輸出端口連接高低電壓電源驅(qū)動芯片輸入端口，所述高低電壓電源驅(qū)動芯片輸出端口連接若干繼電器，用于控制電容A和外部脈沖電容的充電；所述單片機輸入、輸出端口連接MOSFET驅(qū)動芯片的輸入端口，所述MOSFET驅(qū)動芯片的輸出端口連接MOSFET的柵極，所述MOSFET的漏極接電容A，源極接地，用于控制對電容A并通過變壓器實現(xiàn)外部脈沖電容的放電；其特征在于，所述方法包括以下步驟1)所述單片機通過CAN總線接收到計算機發(fā)出的低電壓充電的指令后，單片機的輸入輸出端口打開，并通過與單片機電連接的高低電壓電源驅(qū)動芯片控制低電壓電源對電容A 充電，當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的低電壓停止充電的指令后，停止對電容A充電；2)所述單片機通過CAN總線接收到計算機發(fā)出的高電壓充電的指令后，單片機的輸入輸出端口打開，并通過與單片機電連接的高低電壓電源驅(qū)動芯片控制電路外部高電壓電源對脈沖電容充電，當(dāng)單片機接收到計算機發(fā)出的高電壓停止充電的指令后，停止對脈沖電容充電；3)所述單片機通過CAN總線接收到計算機發(fā)出的發(fā)送指令后，單片機的輸入輸出端口打開，與單片機電連接的MOSFET驅(qū)動芯片控制MOSFET導(dǎo)通，MOSFET導(dǎo)通后，與之連接的電容A通過變壓器初級線圈放電，進而在次級線圈產(chǎn)生高電壓促使外部脈沖電容放電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于大功率電磁脈沖聲源的控制方法，其特征在于，所述步驟I)中CAN總線和計算機之間設(shè)一防護電路，用于消除放電瞬間產(chǎn)生的強電磁場對控制電路中芯片的破壞和干擾。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于大功率電磁脈沖聲源的控制方法，其特征在于，所述的防護電路包括三路并聯(lián)設(shè)置在CAN總線的兩端的兩個串聯(lián)的瞬態(tài)抑制二極管、兩個串聯(lián)的防雷管和另一個防雷管，其中，兩個串聯(lián)的瞬態(tài)抑制二極管之間接地，兩個串聯(lián)的防雷管之間接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括一單片機、CAN總線芯片、MOSFET驅(qū)動芯片、高低電壓電源驅(qū)動芯片、電容和至少1個MOSFET；所述單片機的CAN總線接口通過CAN總線芯片與所述計算機連接，用于接收計算機發(fā)出的控制指令；所述單片機的輸入、輸出端口連接高低電壓電源驅(qū)動芯片輸入端口，所述高低電壓電源驅(qū)動芯片輸出端口連接若干繼電器，用于控制電容A和外部脈沖電容的充電；所述單片機輸入、輸出端口連接MOSFET驅(qū)動芯片的輸入端口，所述MOSFET驅(qū)動芯片的輸出端口連接MOSFET的柵極，所述MOSFET的漏極接電容A，源極接地，用于控制對電容A并通過變壓器實現(xiàn)外部脈沖電容的放電。通過改進更加靈活安全。
文檔編號H03G3/20GK102931934SQ20111022888
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者于鐘德, 于晉生, 費興波 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所