一種起爆裝置的緊急自動剎車控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及爆轟實驗領(lǐng)域，具體涉及一種起爆裝置的緊急自動剎車控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在我們的一種大型爆轟實驗中，涉及到爆炸裝置的起爆及需要采用一種穿透能力很強的X射線裝置，而這個X射線裝置其中的一個重要部分是數(shù)量眾多的高壓充電裝置，X射線只有在這些充電裝置充滿電后才能正常產(chǎn)生，并在同步觸發(fā)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下起爆爆炸裝置，所以，數(shù)量眾多的充電裝置工作是否正常直接影響我們的大型實驗的進行。當這些充電裝置提前放電，則造成實驗失敗，并產(chǎn)生巨大的損失。過去，由于檢測手段的匱乏，主要依靠人工來判斷充電裝置在充電過程中的狀態(tài)。在充電過程中，如果有某一臺充電裝置因為各種因素提前放電了，這可以通過示波器來進行觀察，并采取人工中斷的方法終止實驗的繼續(xù)進行。但是，當充電完成處于等待狀態(tài)時，由于實驗零時刻的不確切知道，在這個等待過程中，充電裝置存在受到干擾而隨機放電的可能，由于充電路數(shù)較多、人工反應(yīng)速度較慢，起碼在亞秒級，并且存在操作人員精神高度緊張的狀態(tài)，此時依靠人工來進行判斷并進行終止實驗操作就存在巨大的不可靠性，這也是最危險的階段；即使采用計算機組建一個放電監(jiān)測系統(tǒng)對這么多的放電裝置進行巡回監(jiān)測，由于放電波形的數(shù)據(jù)采集過程需要耗費不少的時間以及計算機分析波形也需要較多時間，而放電又是很快的一個隨機過程，這種監(jiān)測系統(tǒng)做不到及時的全面地巡回檢測及監(jiān)控，也存在漏檢的可能，基本上講，此時要終止實驗是不太可能達到的目標。并且這樣的監(jiān)測系統(tǒng)采用大量的示波器或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，導(dǎo)致監(jiān)測系統(tǒng)成本巨大、使用維護工作量巨大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種起爆裝置的緊急自動剎車控制系統(tǒng)，解決目前的剎車系統(tǒng)存在的操作速度慢、無法滿足執(zhí)行快速的自動中斷系統(tǒng)動作的問題，滿足在爆轟系統(tǒng)中當其它部分工作出現(xiàn)非正常狀態(tài)時的自動剎車要求。
[0004]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
一種起爆裝置的緊急自動剎車控制系統(tǒng)，包括:
安裝在放電裝置內(nèi)的放電信號檢測探頭:用于探測放電裝置內(nèi)的放電現(xiàn)象，并將放電有效信號沿信號轉(zhuǎn)換為光脈沖信號，并將該光信號通過傳輸光纖輸送至控制器；
控制器:用于接收光信號并將接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并將電信號進行邏輯運算，并輸出控制信號給剎車控制繼電器；
剎車控制繼電器:安裝在起爆鏈路上，并控制起爆鏈路的通斷。
[0005]本發(fā)明是針對充電裝置的放電狀態(tài)的檢測問題做出的發(fā)明創(chuàng)造，申請人在多年的研究中發(fā)現(xiàn):由于放電過程是一個快速的過程，而微分功能對快速變化的小信號沿具有放大作用或較為敏感，適合用于進行快速放電狀態(tài)的檢測，因此基于這種原理針對系統(tǒng)中充電裝置的放電狀態(tài)進行檢測的微分器;同時由于放電裝置工作現(xiàn)場環(huán)境里存在較強大的電磁干擾情況，于是采用無源激光二極管驅(qū)動線路，并將它們結(jié)合起來，將放電檢測信號轉(zhuǎn)換為光信號進行一個長距離的傳輸，以便于控制器的處理單元進行集中處理。本發(fā)明通過將放電現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為光信號，通過光信號進行傳輸?shù)姆绞剑粌H其傳輸速度快，而且不存在功率的損失，到達控制器后，再轉(zhuǎn)換成電信號，通過電信號的邏輯運算，得出是否屬于提前放電的結(jié)果，并件該結(jié)果用于控制剎車控制繼電器，通過剎車控制繼電器來控制起爆鏈路的通斷，實現(xiàn)起爆鏈路的自動和快速的斷開，實現(xiàn)快速的中斷功能。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的人工判斷的方式而言，明顯提高了判斷的準確性和時效性。
[0006]所述放電信號檢測探頭包括:
一個微分器:用于對輸入的放電信號進行微分處理，得到一個對應(yīng)的脈沖信號；
電流提取器:從微分器中分離出一個支路并獲取電流信號，并將提取的電流信號用于驅(qū)動光纖耦合器的激光二極管；
光纖耦合激光二極管:用于接收電流提取器的驅(qū)動電流信號，并將電流信號轉(zhuǎn)換為光信號，通過耦合光纖將光信號傳輸至控制器。
[0007]具體的，本發(fā)明通過微分器得到一個對應(yīng)的脈沖信號，微分器對輸入的放電信號進行微分處理而獲得較快變化的放電沿的對應(yīng)信號，即寬度較窄的脈沖信號，利用微分功能對小信號變化敏感的特性，并結(jié)合從檢測信號中抽取電流的方法實現(xiàn)了激光二極管的無源驅(qū)動，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)中放電信號的無源探測及到光信號的無源轉(zhuǎn)換功能的整合，在此基礎(chǔ)上研制了緊湊型的充電裝置放電狀態(tài)檢測探頭，提高了放電信號檢測的靈敏度及可靠性，而微分功能對快速變化的小信號沿具有放大作用或較為敏感，適合用于進行快速放電狀態(tài)的檢測，因此基于這種原理針對系統(tǒng)中充電裝置的放電狀態(tài)進行檢測的微分器；同時由于放電裝置工作現(xiàn)場環(huán)境里存在較強大的電磁干擾情況，于是采用無源激光二極管驅(qū)動線路，并將它們結(jié)合起來，使得輸出的脈沖信號不受干擾的影響。微分器的參數(shù)選擇合適，可以對較低幅度的放電進行檢測，使用微分器及使用其檢測信號的電流來驅(qū)動激光二極管相結(jié)合的形式，形成了一種無源探測及信號傳輸?shù)哪芰?，在強電磁環(huán)境里具有較好的抗干擾能力，這是針對放電裝置的結(jié)構(gòu)進行的專門研究，獲得了較好的效果。
[0008]在所述的電流提取器與光纖耦合器之間還設(shè)置有一個限流器。從微分器中分離出一個支路來獲取電流信號，該電流信號用于驅(qū)動一個光纖耦合的激光二極管，由于檢測的放電信號幅度具有隨機性且幅度變化較大，提取的電流完全可能超過激光二極管的工作電流而損壞激光二極管，故在驅(qū)動線路中增加一個限流器以便當驅(qū)動電流較大時進行限制以保護激光二極管。
[0009]所述控制器包括:
多路光信號輸入接口:用于接收不同光纖傳輸過來的光信號，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號并進行波形整形得到矩形波，然后將矩形波輸送至處理器；
處理器:接收多路光信號輸入接口輸送的矩形波信號，并將矩形波信號進行邏輯判斷，得到的結(jié)果通過放電信號檢測結(jié)果輸出接口向外部輸出，并同時作為控制信號通過控制接口輸出。
[0010]具體地講，作為本發(fā)明的另一個重點，針對放電狀態(tài)檢測的信號處理，由于系統(tǒng)中需要處理的信號路數(shù)較多，約有20路以上，采用了大規(guī)模的可編程集成電路來完成這個處理工作，以便使控制系統(tǒng)更加緊湊及可靠，以及便于在不改變線路設(shè)計的情況下進行調(diào)試。利用大規(guī)模可編程集成電路的特性，完成多路放電信號的集中快速處理，避免了采用單片機、微型計算機等進行處理時存在的指令周期、巡回檢測周期等時間的不確定影響如漏檢、檢測輸出延遲時間較大導(dǎo)致控制落后等，完全達到了快速自動處理要求，滿足了起爆系統(tǒng)的高速控制要求，解決了人工操作的諸多問題如精神高度緊張、判斷不準確、反應(yīng)不及時、按錯按鈕等。在具體實施系統(tǒng)中，限于采用的繼電器輸出觸點的動作時間限制，從檢測到非正常放電的時刻起，緊急剎車裝置可以在Ims左右的時間對起爆鏈路的中斷進行操作，相對于原來約秒級的反應(yīng)時間得到了極大的提高;起爆鏈路中嵌入繼電器觸點信號，避免了采用半導(dǎo)體晶體管或集成電路損壞時可能仍然是導(dǎo)通狀態(tài)的問題，解決了該斷則斷、該通則通的問題，進一步提高了可靠性。
[0011]在所述的起爆鏈路上還設(shè)置有一個手動剎車按鈕。在必要時，也可以通過手動剎車按鈕完成手動剎車，保障安全。
[0012]—種起爆裝置的緊急自動剎車控制方法，包括以下步驟:
(a)放電信號檢測探頭探測放電裝置內(nèi)的放電現(xiàn)象，并放電時產(chǎn)生的電弧轉(zhuǎn)換為光信號，并將該光信號通過傳輸光纖輸送至控制器；
(b)控制器接收光信號并將接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后將電信號進行邏輯運算，并輸出控制信號給剎車控制繼電器；
(c)剎車控制繼電器接收到信號后動作，控制起爆鏈路的通斷。
[0013]本發(fā)明的另一個目的是提供一種緊急剎車的控制方法，通過對爆轟試驗的研究，由于放電過程是一個快速的過程，而微分功能對快速變化的小信號沿具有放大作用或較為敏感，適合用于進行快速放電狀態(tài)的檢測，因此基于這種原理針對系統(tǒng)中充電裝置的放電狀態(tài)進行檢測的微分器；同時由于放電裝置工作現(xiàn)場環(huán)境里存在較強大的電磁干擾情況，于是采用無源激光二極管驅(qū)動線路，并將它們結(jié)合起來，將放電檢測信號轉(zhuǎn)換為光信號進行一個長距離的傳輸，以便于控制器的處理單元進行集中處理。本發(fā)明通過將放電現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為光信號，通過光信號進行傳輸?shù)姆绞剑粌H其傳輸速度快，而且不存在功率的損失，到達控制器后，再轉(zhuǎn)換成電信號，通過電信號的邏輯運算，得出是否屬于提前放電的結(jié)果，并將該結(jié)果用于控制剎車控制繼電器，通過剎車控制繼電器來控制起爆鏈路的通斷，從而實現(xiàn)起爆鏈路的自動和快速的斷開，實現(xiàn)快速的中斷功能。
[0014]所述步驟(a)包括以下步驟:
(a I)利用微分器對輸入的放電信