可自调谐的磁控管微波源MPT、自调谐装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种可自调谐的磁控管微波源MPT、自调谐装置及控制方法，MPT包括耦合天线（5）、调节件（6），装置包括磁控管微波源，控制模块（2），传动装置（3）。所述磁控管微波源与所述耦合天线（5）相连，调节件（6）与所述传动装置（3）相连，所述传动装置（3）与控制模块（2）相连，所述控制模块（2）与所述磁控管微波源相连。其中，所述微波源产生微波电磁场为MPT提供微波能，同时从耦合天线（5）获取MPT的反馈信息，磁控管微波源将反馈信息中的反射功率值提取出来并反馈给控制模块（2），控制模块依据反射功率值以及预设的参数关系曲线向所述传动装置（3）发出控制信号，传动装置（3）带动调节件（6）移动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学测量
，具体地，涉及一种可自调谐的磁控管微波源MPT、自调谐装置及控制方法。
技术介绍
微波等离子体炬（MPT）为金钦汉教授于1985年所专利技术，对应申请专利号为CN 94205428.8。目前微波等离子体炬（MPT）已经商业化应用于顺序扫描型光谱仪、全谱直读型光谱仪等。然而，在这些MPT光谱仪的使用过程中，一旦系统的参数发生变化，就需要对炬管反射端面进行调节。如工作气体的变化、分析物成分和浓度的变化、流量的变化、功率的变化等等，或系统阻抗无法匹配，均使得工作状态下的MPT的反射功率处于非最优状态，能量得不到有效的利用，因此需要对炬管反射端面的位置进行调节，以便使其工作在最优状态下。传统的MPT炬管是以手动调节实现的，属于开环控制，有以下不足：（1）需要操作者的经验；（2）为调节炬管频繁开关MPT光谱仪，操作繁琐，不利于仪器保护；（3）人工调节时仪器处于不封闭状态，易造成微波泄漏；（4）在一些非最佳工作状态时，MPT炬管自身发热给操作者带来了不便。基于上述原因，亟需一种能够实现微波等离子体炬自调谐的装置和方法。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种可自调谐的磁控管微波源MPT、自调谐装置及控制方法。根据本专利技术提供的一种磁控管微波源MPT自调谐装置，所述微波等离子体炬（4）包括耦合天线（5）、调节件（6），其特征在于，所述装置包括磁控管微波源，控制模块（2），传动装置（3）；所述微波源与所述耦合天线（5）相连，所述调节件（6）与所述传动装置（3）相连，所述传动装置（3）与所述控制模块（2）相连，所述控制模块（2）与所述磁控管微波源相连；其中，所述磁控管微波源用以：产生微波电磁场，从而为微波等离子体炬（4）提供微波能；从耦合天线（5）获取微波等离子体炬（4）的反馈信息，将反馈信息中的反射功率值提取出来并反馈给控制模块（2）；所述控制模块用以依据所述反射功率值以及预设的参数关系曲线向所述传动装置（3）发出控制信号，所述传动装置（3）用以根据所述控制信号带动调节件（6）移动。进一步地，所述磁控管微波源包含磁控管（8）、激励波导（9）、衰减器（12）、检波器（13）、转接模块（15）；所述磁控管（8）、激励波导（9）、转接模块（15）、耦合天线（5）依次相连；所述转接模块（15）、衰减器（12）、检波器（13）、控制模块（2）也依次相连；所述磁控管（8）发射的微波电磁场经由激励波导（9）、转接模块（15）、耦合天线（5）依次传输，从而为所述微波等离子体炬（4）提供微波能；所述反馈信息经耦合天线（5）、转接模块（15）衰减器（12）、检波器（13）依次传输，所述检波器（13）用以提取该反射功率值并反馈给控制模块（2）。进一步地，所述转接模块（15）包含定向耦合器（10）和波导同轴转接器（11）；所述定向耦合器（10）分别与所述激励波导（9）、波导同轴转接器（11）、衰减器（12）连接；所述波导同轴转接器（11）与耦合天线（5）连接，所述波导同轴转接器（11）用以将定向耦合器（10）的矩形场微波能转换成同轴电磁场模式；所述磁控管（8）发射的微波电磁场经由激励波导（9）、定向耦合器（10）、波导同轴转接器（11）、耦合天线（5）依次传输；所述反馈信息经由耦合天线（5）、波导同轴转接器（11）、定向耦合器（10）、衰减器（12）、检波器（13）依次传输。进一步地，所述转接模块（15）包含三端口环形器（14）；所述三端口环形器（14）的第一端口与所述激励波导（9）相连，所述三端口环形器（14）的第二端口与所述耦合天线（5）相连，所述三端口环形器（14）的第三端口与所述衰减器（12）相连；所述磁控管（8）发射的微波电磁场经由所述激励波导（9）、三端口环形器（14）的第一端口、三端口环形器（14）的第二端口、耦合天线（5）依次传输；所述反馈信息经由耦合天线（5）、三端口环形器（14）的第二端口、三端口环形器（14）的第三端口、衰减器（12）、检波器（13）依次传输。进一步地，所述传动装置（3）包括电机和联动装置，所述电机分别与所述控制模块（2）和联动装置连接，所述联动装置与所述调节件连接；所述电机用以根据控制模块（2）输出的控制信号转动，并通过联动装置带动调节件（6）移动。进一步地，所述控制模块（2）为单片机。进一步地，所述控制模块（2）为计算机。本专利技术还提供一种可自调谐的磁控管微波源MPT，其特征在于，包括上述磁控管微波源MPT自调谐装置及等离子体炬（4）。本专利技术还提供一种磁控管微波源MPT自调谐控制方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：设置反射功率系数的阈值；S2：获取实时反射端面距离；S3：读取实时反射功率作为第一反射功率值，对所述实时反射功率值求取第一反射功率系数；S4：判断所述第一反射功率系数是否大于所述阈值，是，则进入步骤S5，否,则返回步骤S3；S5：根据所述预先获取的反射端面距离和反射功率系数的关系曲线和所述实时反射功率系数确定反射端面的移动方向；S6：根据所述移动方向控制端面距离的增大或减小反射，返回步骤S2。进一步地，所述步骤S6具体为：S601：根据电机转速、联动装置参数计算出反射端面距离与所述传动装置（3）的传动距离之间的机械移位关系；S602：根据所述机械移位关系、步骤S2中的实时反射端面距离、预先获取反射端面距离和反射功率系数的关系曲线、阈值，计算出将所述第一反射功率系数降低到阈值所需要的所述传动距离；S603：根据所述传动距离发送控制信号增大或减小反射端面距离；S604：返回步骤S2。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术用于控制MPT光谱仪中的微波等离子体炬，本专利技术可有效实现微波等离子体炬的自调谐，无需进行人工调谐，从而降低了对MPT光谱仪使用者的经验要求，且在仪器自调谐过程中仪器一直处于闭环状态，无需频繁开关MPT光谱仪就能自调节，有利于仪器的保护，也有效避免微波的泄漏，提高MPT光谱仪的可操作性及使用寿命。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为一种磁控管微波源MPT自调谐装置示意图；图2为一种包含定向耦合器的磁控管微波源MPT自调谐装置示意图；图3为一种包含三端口环形器的磁控管微波源MPT自调谐装置示意图；图4为反射功率系数与反射端面距离的关系拟合曲线；图5为一种微波等离子体炬自调谐控制方法的流程图。上图中序号为：1-磁控管微波源；2-控制模块；3-传动装置；4-微波等离子体炬；5-耦合天线；6-调节件；7-反射端面；8-磁控管；9-激励波导；10-定向耦合器；11-波导同轴转接器；12-衰减器；13-检波器；14-三端口环形器；15-转接模块。具体实施方式下面结合附图以具体实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁控管微波源MPT自调谐装置，所述微波等离子体炬（4）包括耦合天线（5）、调节件（6），其特征在于，所述装置包括磁控管微波源，控制模块（2），传动装置（3）；所述微波源与所述耦合天线（5）相连，所述调节件（6）与所述传动装置（3）相连，所述传动装置（3）与所述控制模块（2）相连，所述控制模块（2）与所述磁控管微波源相连；其中，所述磁控管微波源用以：产生微波电磁场，从而为微波等离子体炬（4）提供微波能，从耦合天线（5）获取微波等离子体炬（4）的反馈信息，将反馈信息中的反射功率值提取出来并反馈给控制模块（2）；所述控制模块用以依据所述反射功率值以及预设的参数关系曲线向所述传动装置（3）发出控制信号；所述传动装置（3）用以根据所述控制信号带动调节件（6）移动。

【技术特征摘要】
1.一种磁控管微波源MPT自调谐装置，所述微波等离子体炬（4）包括耦合天线（5）、调节件（6），其特征在于，所述装置包括磁控管微波源，控制模块（2），传动装置（3）；
所述微波源与所述耦合天线（5）相连，所述调节件（6）与所述传动装置（3）相连，所述传动装置（3）与所述控制模块（2）相连，所述控制模块（2）与所述磁控管微波源相连；
其中，所述磁控管微波源用以：
产生微波电磁场，从而为微波等离子体炬（4）提供微波能，
从耦合天线（5）获取微波等离子体炬（4）的反馈信息，将反馈信息中的反射功率值提取出来并反馈给控制模块（2）；
所述控制模块用以依据所述反射功率值以及预设的参数关系曲线向所述传动装置（3）发出控制信号；
所述传动装置（3）用以根据所述控制信号带动调节件（6）移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁控管微波源包含磁控管（8）、激励波导（9）、衰减器（12）、检波器（13）、转接模块（15）；所述磁控管（8）、激励波导（9）、转接模块（15）、耦合天线（5）依次相连；所述转接模块（15）、衰减器（12）、检波器（13）、控制模块（2）也依次相连；所述磁控管（8）发射的微波电磁场经由激励波导（9）、转接模块（15）、耦合天线（5）依次传输，从而为所述微波等离子体炬（4）提供微波能；所述反馈信息经耦合天线（5）、转接模块（15）衰减器（12）、检波器（13）依次传输，所述检波器（13）用以提取该反射功率值并反馈给控制模块（2）。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述转接模块（15）包含定向耦合器（10）和波导同轴转接器（11）；所述定向耦合器（10）分别与所述激励波导（9）、波导同轴转接器（11）、衰减器（12）连接；所述波导同轴转接器（11）与耦合天线（5）连接，所述波导同轴转接器（11）用以将定向耦合器（10）的矩形场微波能转换成同轴电磁场模式；
所述磁控管（8）发射的微波电磁场经由激励波导（9）、定向耦合器（10）、波导同轴转接器（11）、耦合天线（5）依次传输；所述反馈信息经由耦合天线（5）、波导同轴转接器（11）、定向耦合器（10）、衰减器（12）、检波器（13）依次传输。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述转接模块（15）包含三端口环形器（14）；所述三端口环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：金伟，于丙文，朱旦，金钦汉，叶莹，徐星，王熙星，
申请(专利权)人：浙江中控研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33