[发明专利]基于数字全息光镊的微颗粒群燃料微燃烧系统

摘要

本发明涉及一种基于数字全息光镊的微颗粒群燃料微燃烧系统。本发明包括第一激光驱动器、第一激光器、第一分光镜、第二激光器、衰减片、第二反光镜、准直透镜组、第一反光镜、空间光调制器、扩束镜组、第二分光镜、物镜、微颗粒群燃料、微燃烧芯片、第三分光镜、第三反光镜、CCD相机、红外摄像机、第一图像采集卡、第二图像采集卡、数据采集卡、计算机、氮气储气瓶、氧气储气瓶、第一流量计、第二流量计、缓冲罐、第一阀门、第二阀门、气相色谱质谱联用仪。本发明可通过数字全息技术和空间光调制器有效操控燃料的分布形态，实现微颗粒群燃料能够在微燃烧芯片中发生燃烧，而且可以有效改善微燃烧的组成方式，提高微燃烧的燃烧效率。

主权项

基于数字全息光镊的微颗粒群燃料微燃烧系统，其特征在于：包括第一激光驱动器(1)、第一激光器(2)、第一分光镜(3)、第二激光器(4)、衰减片(5)、第二反光镜(6)、准直透镜组(7、8)、第一反光镜(9)、空间光调制器(10)、扩束镜组(11、12)、第二分光镜(13)、物镜(14)、微颗粒群燃料(15)、微燃烧芯片(16)、第三分光镜(17)、第三反光镜(18)、CCD相机(19)、红外摄像机(20)、第一图像采集卡(21)、第二图像采集卡(22)、数据采集卡(23)、计算机(24)、氮气储气瓶(25)、氧气储气瓶(26)、第一流量计(27)、第二流量计(28)、缓冲罐(29)、第一阀门(30)、第二阀门(31)、气相色谱质谱联用仪(32)、第三阀门(33)、真空泵(34)、照明系统(35)、载物台(36)、压电陶瓷(37)和压力表(38)；第一激光器(2)发出的光经过第一分光镜(3)入射到准直透镜组(7、8)中对光路进行准直；然后经第一反光镜(9)入射到空间光调制器(10)中，空间光调制器(10)反射的光经过扩束镜组(11、12)扩束，扩束光束经第二分光镜(13)反射至物镜(14)聚焦于微颗粒群燃料(15)上，微颗粒群燃料(15)被捕获而均匀分布；第一激光器(2)由第一激光驱动器(1)驱动和控制；微颗粒群燃料(15)被置于微燃烧芯片(16)中；第二激光器4发出的光经衰减片(5)、第二反光镜(6)、准直透镜组(7、8)、第一反光镜(9)、空间光调制器(10)、扩束镜组(11、12)、第二分光镜(13)、物镜(14)到达微颗粒群燃料(15)上，用于对光路进行辅助调节，确保微颗粒群燃料(15)能够被准确捕获；照明系统(35)发出的光经微颗粒群燃料(15)、载物台(36)、微燃烧芯片(16)、物镜(14)、第二分光镜(13)到达第三分光镜(17)，经第三分光镜(17)分光后，一束光进入CCD相机(19)中，对微颗粒群燃料(15)进行成像并观察燃料分布情况；另一束光经第三反光镜(18)进入红外摄像机(20)中，对微颗粒群燃料(15)进行温度分布测试；CCD相机(19)经第一图像采集卡(21)与计算机(24)相连；红外摄像机(20)经第二图像采集卡(22)与计算机(24)相连；根据微颗粒群燃料(15)的位置分布和燃烧情况，计算机(24)通过数据采集卡(23)对第一激光驱动器(1)和空间光调制器(10)进行反馈控制；氮气从氮气储气瓶(25)经第一流量计(27)进入缓冲罐(29)，氧气从氧气储气瓶(26)经第二流量计(28)进入缓冲罐(29)，氮气与氧气按照79:21的比例在缓冲罐(29)中进行混合成为混合气；混合气在未进入微燃烧芯片(16)之前，先利用真空泵(34)经第三阀门(33)对微燃烧芯片(16)抽真空；满足真空度要求后，混合气经第一阀门(30)进入微燃烧芯片(16)中，压力表(38)检测微燃烧芯片(16)中的压力；微颗粒群燃料(15在混合气气氛中被均匀捕获，通过调节第一激光驱动器(1)的驱动电流提高第一激光器(2)的输出功率，至微颗粒群燃料(15)被点燃；微颗粒群燃料(15)发生燃烧后析出的挥发分和燃烧尾气经第二阀门(31)进入气相色谱质谱联用仪(32)中进行成分分析。