[发明专利]燃烧驱动全气相碘激光燃烧室的点火控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种点火控制技术，具体地说是一种用于燃烧驱动全气相碘激光燃烧室的远程点火控制装置及其控制方法。

背景技术

全气相碘激光(AGIL，all gas-phases iodine laser)是一种基于NCl(a)-I传能的新型碘激光，其目的是克服现有化学氧碘激光(COIL)由于采用气-液两相反应所带来的大功率时体积效率和重量效率提高受限问题和这种气液反应在某些无重力环境下的使用问题。AGIL的技术路线如下：

F+DCl-＞DF+Cl

Cl+HN₃-＞HCl+N₃

Cl+N₃-＞NCl(a)+N₂

NCl(a)+I-＞NCl(X)+I^*

I^*+hv(1315nm)-＞I+2hv(1315nm)

从上世纪90年代到现在，AGIL已经经历了设想、脉冲出光、放电方案的连续流增益测试、放电方案的连续流出光、放电方案的连续流初步放大和燃烧驱动尝试等研究阶段，取得了较快的进展。最初采用的直流放电引发方式，由于其放电产生的F原子和F源气体的压力流量存在一函数关系，因此该方法已经不能产生足够多F原子，从而已经不适应激光器功率放大要求。而燃烧方式在条件适宜的情况下则能产生我们所需要的F原子。但是，就目前的燃烧驱动技术路线来讲，采用什么方法点燃燃烧室的气体，如何安全点燃是关键技术之一，但国内外的相关文献中却未见报道。

发明内容

针对现有技术中点燃燃烧室的气体存在的安全问题，本发明的目的在于提供一种可安全快捷点燃的用于燃烧驱动全气相碘激光燃烧室的远程点火控制装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明燃烧驱动全气相碘激光燃烧室的点火控制装置具有数据采集控制器，其输出的控制电压经调压器及驱动电路与火花器相连，火花器再经导线接至火花塞；数据采集控制器中存有控制程序。

所述数据采集控制器以工控计算机为控制核心，硬件包括数据采集板、模拟输出板、数字输入/输出板以及继电器板，其中数据采集板接有温度传感器、压力传感器、光功率计以及流量传感器；模拟输出板的输出信号接至质量流量控制器、电子压力调节阀及气体减压器的控制回路中；数字输入/输出板板的输出接继电器板后分别与电磁阀及调压器的一次线圈相连，调压器的二次线圈接至驱动电路；所述工控计算机也可由单片机或PLC代替；所述驱动电路采用光-双向可控硅光电耦合器式固态继电器；所述火花器由实验室用真空检漏计改造而成，其电源端和驱动电路的输出端相联，火花器的点火探头部分由火花塞代替；所述火花塞为汽车或摩托车用火花塞。

本发明燃烧驱动全气相碘激光燃烧室的点火控制方法包括以下步骤：

设定各气体流量大小；按设定流量向燃烧室送入氧化剂；启动点火开关，打火器打火；按设定流量向燃烧室送入燃料；根据温度及压力的变化及燃烧室的发光情况判断点火成功与否；如点火成功，则加入其它实验气体；停止点火开关，打火器停止打火；停止各管路进气；结束实验。如果点火不成功则直接结束实验；所述氧化剂为NF₃；所述燃料为H₂或D₂。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.具有安全性。本发明装置通过数据采集控制器和改装后的火花器点火系统实现了燃烧室气体的远程点燃，提高燃烧室有毒易燃危险气体引燃的安全性、可控性和方便性，通过本发明远程点火控制装置，把强、弱电分离，实现弱电对强电的控制，使普通的实验室对于燃烧室气体的点燃实施简便、安全、可控、经济，从而推动了实验室相关研究的发展；

2.简单实用，成本低。本发明装置利用实验室用高频火花真空漏检计中的高频电源部分改装成火花器，通过高压导线与火花塞相连，代替了汽车用发动机和高压线圈的组合，在数据采集控制系统的控制下对全气相化学碘激光NF₃和H₂(D₂)的混合气体点燃，不仅简单实用，而且大大的降低了成本，点燃效果很好，本发明对点火前后的燃烧室的压力及其相对温度进行了测量，试验结果表明，本发明结构简单，费用低廉，操作方便，高效安全，为产生系统所需要的气体组分(F原子)奠定了基础。

附图说明

图1为本发明装置原理图；

图2为汽车火花塞点火原理图；

图3为本发明装置的控制程序流程图；