[发明专利]一种高精度晶体生长粉料给定控制装置

说明书

本发明属于新材料技术领域，具体地来讲为一种高精度晶体生长粉料给定控制装置。该装置具有PWM调速电机，通过PWM调速电机的旋转轴承通过旋转摇臂连接一旋转‑直线运动轴承，通过旋转‑直线运动轴承带动直线运动定轴器上下运动使得振动往复活塞上下运动，所述振动往复活塞连接一振动杆，所述振动杆带动给料仓仓底的粉体给料筛网按照设定的振幅和频率振动向晶体生长炉内给料。通过对晶体生长原料供应机构进行精密的机械结构设计实现定量控制，通过实验分析，给料精度可达0.01克/秒，完全满足系统给料控制要求。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体地来讲为一种高精度晶体生长粉料给定控制装置。

背景技术

金红石单晶体因具有高的双折射率和化学稳定性，在制备光隔离器、光环形器、起偏器等器件中有不可替代的优势。像金红石等高温氧化物单晶体，传统上是使用传统焰熔法晶体生长炉生长的。

在传统的焰熔法晶体生长炉给料原料控制中，主要采用丝杠调节振幅和控制电机转速来调节振动频率相结合的方法，只能根据经验和对晶体生长形态的观察来大致调节给料量，无法实现高精度定量给料，满足不了晶体生长自动给料的精度要求。在实际晶体生长控制过程中，双参数协调控制，不但会增加系统的控制难度，而且使统机械构造更加复杂，导致系统体积过大、造价过高、维护成本高，不利于设备的批量化生产。通过近五年的晶体生长实验，发现在控制晶体生长速度的给料环节上，往往以限定频率，改变振幅为主，频率加振幅的控制模式不但造成了系统控制结构利用率的浪费，而且为给料系统自动控制控制模式的建模造成障碍。另外，在使用传统的晶体生长炉，由于诸多生长工艺参数没有精确的控制，对晶体生长速度，生长形态，以及整个生长室内的温度分布、组成分布只能通过人工观察，手动调节，导致所生长的晶体在结构完整性，比如位错密度高、应力大、不均匀等。系统会极大的增加控制晶体生长的劳动强度，由于在晶体生长过程中要实时观测晶体形态，调节原料给定速度，致使每名设备操作人员最多操作2部晶体生长炉，边观察边操作设备，而且往往会手忙脚乱，导致晶体“流淌”，极大的影响了晶体生长的成功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高精度晶体生长粉料给定控制装置，解决无法实现高精度定量给料，满足不了晶体生长自动给料的精度要求的问题。

本发明是这样实现的，

一种高精度晶体生长粉料给定控制装置，该装置包括：控制器支撑件，所述控制器支撑件内安装有PWM调速电机包括有PWM调速电机，所述PWM调速电机的旋转轴承通过旋转摇臂连接一旋转-直线运动轴承，通过旋转-直线运动轴承带动直线运动定轴器上下运动，所述直线运动定轴器的端部伸出控制器壳体，在直线运动定轴器的端部安装有振动位移调节头；在晶体生长炉的上方设置给料仓，在所述给料仓竖直向端部对应直线运动定轴器的下方安装有振动往复活塞，直线运动定轴器的上下运动触动振动往复活塞使得动振动往复活塞上下往复运动，所述振动往复活塞连接一振动杆，所述振动杆带动给料仓仓底的粉体给料筛网按照设定的振幅和频率振动向晶体生长炉内给料。

进一步地，所述粉体给料筛网沿给料仓内壁按照给定频率与振幅上下滑动。

进一步地，该装置采用可编程控制器，所述可编程控制器通过EM235模拟量模块连接的料量传感器采集的反馈信号确定给料量，根据控制要求采用内嵌控制算法将控制值送到PWM控制模块控制所述PWM调速电机。

进一步地，可编程控制器根据实际给料量与设定值之间的差值调节控制信号，当控制信号的差值大于一个步长时，按模糊控制的算法进行控制，当控制信号的差值小于一个步长时，采用连续控制算法进行控制。

进一步地，所述PWM调速电机输出的频率给定采用矢量控制模式，通过矢量坐标电路控制PWM调速电机定子电流的大小和相位，控制电动机转矩。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：