[發(fā)明專利]一種用于大功率電磁脈沖聲源的控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102931934A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 于鐘德;于晉生;費興波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H03G3/20
• 分類號: H03G3/20
• 代理公司: 北京法思騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發(fā)明涉及換能器領域，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

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，信號可重復性好?？梢宰鳛樗曃锢韺嶒?、地質(zhì)勘探和非線性聲學的研究等領域的寬帶聲源。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：

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導通，MOSFET導通后，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：

1)當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0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)動芯片端口關閉，由1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0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。