[发明专利]面阵摆扫成像的控制系统

权利要求书

1.面阵摆扫成像的控制系统，包括主控单元、编码器单元、伺服单元、快反单元、成像单元、供配电单元和底台背板；主控单元通过422通信总线A以菊花链的方式连接编码器单元、伺服单元和快反单元；主控单元通过422通信B以点对点的方式连接成像单元；

所述快反单元包含快反控制器和快反驱动器；

编码器单元通过MCBSP总线与伺服单元连接，所述伺服单元向编码器单元发出控制信号，编码器单元向伺服单元发出应答信号；主控单元和伺服单元通过SPI总线通信，所述主控单元发出的摆扫开始和摆扫结束信号，伺服单元发出的摆扫匀速的信号；快反控制器通过MCBSP总线与主控单元连接，快反控制器通过SPI控制信号控制快反驱动器，主控单元通过控制信号对成像单元进行控制；

陀螺单元通过两组独立的422通信总线分别连接伺服单元和快反单元；

所述供配电单元为主控单元供电；所述供配电单元由三组一次电源及电源回线组成，所述三组一次电源及电源回线分别用于产生伺服驱动电源，压电陶瓷驱动电源以及小功率的数字、模拟和继电器电源，单独采用小功率DCDC模块产生继电器线圈的供电电源；所述伺服驱动电源，采用两组EMI滤波器进行组合滤波；

对所述底台背板进行分区独立走线，包括一次电源区、伺服功率区、快反功率区、数字信号区、模拟小信号区以及继电器控制区，各个区在物理空间上独立；

伺服单元部分的陀螺地使用0欧电阻与数字地进行单点接地；伺服驱动器辅助电源功率地使用0欧电阻与伺服驱动器功率地进行单点接地；ADC的数字地和模拟地在ADC底部使用0欧电阻进行单点接地；

编码器单元部分的ADC的数字地和模拟地在ADC的底部使用0欧电阻进行单点接地；模拟地用0欧电阻与数字地进行单点接地；

主控单元部分的继电器地在继电器驱动器的发射级使用0欧电阻与数字地进行单点接地，将多个继电器驱动器的发射级连接在一起形成继电器地，再通过0欧电阻与数字地进行单点连接；

快反单元的快反控制器部分的模拟地使用0欧电阻与数字地进行单点接地，ADC的数字地和模拟地在ADC底部使用0欧电阻进行单点接地；

快反单元的快反驱动器部分的正功率地和负功率地作为一个地直接相连形成模拟功率地，所述模拟功率地使用0欧电阻在DAC底部与数字地进行单点接地；

所述快反驱动器的驱动信号产生过程为：

控制器产生的数字控制信号送入数模转换器，转换为随输入控制信号变换的模拟信号，经小信号放大器进行放大后，再经高功率放大器放大，最后送入压电陶瓷；

所述小信号放大器和高功率放大器的总放大倍数k_yd为：

式中，V_outmax为压电陶瓷工作时的最高电压，V_ref为数模转换器的参考源电压；

所述高功率放大器的放大倍数k_{high_power}为：

式中，GBP_{high_power}为高功率放大器的增益带宽积，B_{high_power}为高功率放大器实际应用的带宽；

所述小信号放大器的带宽大于高功率放大器实际应用的带宽B_{high_power}，小信号放大器放大倍数k_{small_signal}为：

快反控制器中的传感器信号产生过程为：应变片的电阻值随压电陶瓷的不同位置表现为不同的电阻值，经电阻电压转换电路后形成电压信号，经差分放大器进行差模放大后，再经单端信号放大器组进一步放大，然后送入模数转换器，最后送入控制器；

所述单端信号放大器组和差分放大器的总放大倍数k_ybp为：

式中，V_inmax为模数转换器的最高输入电压，V_{ybp_max}为应变片及电阻电压转换电路输出的最大电压值；

差分放大器的放大倍数k_diff为：

式中，GBP_diff为差分放大器的增益带宽积，B_{high_power}为小信号放大器的带宽大于高功率放大器实际应用的带宽B_{high_power}，小信号放大器的放大倍数为：