一种采用激光触发的浮空器系留绳切割控制系统的制作方法

本发明涉及浮空器技术领域，具体涉及一种浮空器系留绳切割控制系统。

背景技术：

浮空器是一种低速飞行器，依靠内部浮升气体提供净升力。随着浮空器飞行指标的不断提高，应用场合的不断拓展，搭载载荷的不断增加，浮空器囊体体积也随之增大，在受到地面风载荷影响时，风帆效应明显。为了保证浮空器放飞安全，浮空器一般在建筑物内开展组装集成，通过系留绳固定在转运设备上，牵引至室外切割系留绳实施放飞。若个别系留绳切割异常会造成浮空器囊体拉扯，甚至导致囊体损坏。

目前在浮空器放飞过程中,系留绳切割通常采用手动切割和火工品切割器切割两种方式。常用的火工品切割系统控制电路主要采用电信号触发的模式进行设计，对火工品施加一个电压或者电流信号，实现火工品起爆工作。在2019年5月7日公开的实用新型专利cn208828081u巨型浮空器无污染转运同步放飞系统，该专利采用电驱动切割控制器，中央电脑通过通信系统发送信号控制切割器同步切割。但是在浮空器放飞现场存在电磁环境复杂、切割器位置相距较远等问题，在一定程度上制约了电系统驱动火工品切割器的可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种采用激光触发的浮空器系留绳切割控制系统，解决现有技术中电驱动切割器易受电磁干扰的技术问题。

为达到上述目的，解决上述技术问题，本发明给出的技术方案如下：包括控制器、电源、通信系统，若干组检测装置、触发装置和切割器、

控制器集中控制若干组检测装置、触发装置和切割器；控制器通过通讯系统向若干组检测装置、触发装置发送指令，并接收检测装置和触发装置传回的信号；电源给控制器、检测装置、触发装置提供电能；控制器上有人机交互界面，能够向检测装置发送检测指令或向触发装置发送发火指令；通过控制器完成切割器发火时序设置、保险解除动作；

检测装置包括检测激光器、光纤分束器、光反射器、光电探测器；检测激光器和光纤分束器之间通过光纤连接，光纤分束器和切割器之间通过光纤连接，检测激光器发出检测激光，并由光纤传导至光纤分束器，光纤分束器将检测激光分散至各光纤通道，再传导至光纤通道末端的切割器；

触发装置包括驱动电路、触发激光器；

通信系统主要为通讯电路，用于连接控制器与检测装置、触发装置。

进一步的，检测激光器可采用1310nm激光器，能够实现激光功率在不同环境温度下的稳定输出。

进一步的，检测激光器可为其配置驱动电路。

进一步的，检测光纤线路可增加光放大器。

进一步的，触发激光器可采用976nm激光器，电光效率与可靠性均较高，并配备恒流驱动电路，确保触发激光能量满足切割器点火阈值。

对比现有技术，本发明的有益效果：

1、本发明通过采用激光触发切割器、光纤传导激光信号的方式，增强了系统抗电磁干扰的能力，提升了系统的可靠性。

2、相较于电信号触发的切割系统，本发明采用激光触发能量损失小，激光传输距离远，可实现对相距较远的多个切割器的集中控制；另外，本发明的一种采用激光触发的浮空器系留绳切割控制系统，其检测信号、触发信号在同一光纤中传导，结构简单，便于布设。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的系统构成图；

图3为本发明控制器的人机交互界面；

图4为本发明的工作流程图；

图5为本发明应用于浮空器切割放飞的安装图；

图中：1-控制器；2-光纤；3-切割器；4-系留绳；5-浮空器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

鉴于浮空器放飞现场电磁环境的特点，综合考虑浮空器放飞时各个系留绳的所处位置相对较远的现状，本发明旨在提供一种采用激光触发的系留绳切割控制系统，可以配合激光火工品使用。如图1和图2所示，

一种采用激光触发的浮空器系留绳切割控制系统，包括控制器、电源、通讯系统、检测装置、触发装置、光纤和切割器；浮空器转运过程一般由多根系留绳牵引，因此本发明的一种采用激光触发的浮空器系留绳切割控制系统包含若干组检测装置、触发装置和切割器，由控制器集中控制；控制器通过通讯系统向检测装置、触发装置等发送指令，并接收检测装置和触发装置传回的信号；电源给控制器、检测装置、触发装置等提供电能。

其中检测装置包括：检测激光器、光纤分束器、光反射器、光电探测器；触发装置包括：驱动电路、触发激光器。检测激光器和光纤分束器之间，光纤分束器和切割器之间通过光纤连接，检测激光器发出检测激光，由光纤传导至光纤分束器，光纤分束器将检测激光分散至各光纤通道，再传导至光纤通道末端的切割器。人员操作控制器，通过检测装置和触发装置，完成光路自检和触发切割器动作，实现对浮空器系留绳的切割。

控制器是系统的控制中心，操作人员通过控制器上的人机交互界面向检测装置发送检测指令或向触发装置发送发火指令；通过控制器可完成切割器发火时序设置、保险解除等动作。

通信系统主要为通讯电路，用于连接控制器与检测装置、触发装置。

检测装置，其工作原理为检测激光器通过通讯系统接收到控制器的检测指令后，发出检测激光，经过光纤分束器分别汇入各个光纤通道，检测激光经切割器内部的反射元件返回到对应的检测光纤，通过光电探测器进行探测，再由a/d采样模块转换为数值并反馈至控制器，利用人机交互界面显示给操作人员。

检测激光器可采用1310nm激光器，同一激光器与不同光纤的耦合一致性较好，且可增加恒功率驱动电路，实现激光功率在不同环境温度下的稳定输出。

检测激光器可为其配置驱动电路，这样可脱离外部电源，独立提供触发检测激光器所需电能。

检测光纤线路可增加光放大器，增强传回的检测信号强度，有利于光电探测器感应到检测信号。

触发装置，其工作原理为触发激光器的驱动电路接收到控制器的发火指令，为触发激光器提供电流输入，触发激光经由光纤传输至切割器，切割器完成缆绳切割动作。

触发激光器可采用976nm激光器，电光效率与可靠性均较高，并在火工品点火技术中得到了验证，并配备恒流驱动电路，确保触发激光能量满足切割器点火阈值。

如图3所示，通过人机交互界面，操作人员可控制检测装置对各个切割器在线状态进行检测，也可控制触发装置编程触发通道、时序和时间，并通过显示屏获得切割器状态、保险开关情况和时序、间隔时间等信息。

本发明采用激光触发的浮空器系留绳切割控制系统，其工作流程如图4、5所示：

系留绳上安装切割器，切割器与控制器之间连接光纤；

接通电源，系统上电；

启动检测装置，检测各光路是否正常，若反馈正常，则进入下一步，若不正常，则对系统进行检查，排除故障后，在进入下一步；

设置起爆模式，包括程序自动、手动控制等，在程序自动模式下，还可以设置各切割器起爆的间隔时间；

打开保险，按下点火按钮，切割器根据预设程序切割系留绳；

成功切割系留绳后，关闭系统，断开电源，流程结束。