一种七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统技术方案

本发明专利技术涉及等离子体物理技术领域，提供一种七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统，包括供电系统、数据采集输出系统、气流控制系统和通信系统；所述供电系统分别与数据采集输出系统、气流控制系统和通信系统连接；所述数据采集输出系统分别与气流控制系统和通信系统信号连接，用于与气流控制系统和通信系统进行通信；所述气流控制系统，用于将单一气路分流成七路气流，输出的七路气流分别被输送到七通道级联弧等离子体源阴极座的七个气路通道内；所述通信系统与计算机信号连接，用于与外接计算机进行信息交互。本发明专利技术能够将所分配的单一气路分流成七路，输出的七路气流可被单独、精准控制地输送到七通道级联弧等离子体源阴极座的气路通道内。阴极座的气路通道内。阴极座的气路通道内。

【技术实现步骤摘要】
一种七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统


[0001]本专利技术涉及等离子体物理
，尤其涉及一种七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统。

技术介绍

[0002]等离子体是由带电粒子(如电子，正负离子等)和中性粒子(如原子、分子等)等微观粒子组成的具有集体性行为的且在宏观上呈现准电中性的物质形态，其广泛地存在于宇宙中，被视为物质的第四态。按照温度分类，等离子体可以被分成高温等离子体和低温等离子体。
[0003]构建近地空间和临近空间等离子体模拟环境，揭示磁层空间等离子体环境参数分布及演化规律，探索再入航天器表面等离子体鞘套与电磁波相互作用的物理过程，是一个重要的科研课题。
[0004]在“空间等离子体环境模拟”等大科学装置研制领域，迫切需要能够产生大体积稳态等离子体的等离子体源。而七通道级联弧等离子体源能够解决这一关键问题。七通道级联弧等离子体源包括七个放电通道，空间布局上满足D6h点群对称性，每个通道在放电过程中，工作气体从阴极流向阳极，在阴极和阳极之间施加高电压进行引弧，形成电弧等离子体，电弧等离子体和未被电离的气体受热膨胀，形成单通道等离子体射流，七个射流通道在喷口下游扩散融合最终形成稳态大体积且均匀对称等离子体。
[0005]由于七通道级联弧等离子体源在放电过程中，需要保证每一个通道内均有工作气体，且各通道气流稳定并一致，用以维持七通道等离子体的均匀一致性；同时为了实现七个通道喷出的等离子体之间的均匀融合，达到等离子体状态稳定及空间分布对称均匀，因此，对每一个通道内气流量监测及实时精准调控提出了非常高的要求，然而现有的单通道级联弧等离子体源的气流量监测及调控的技术无法保证对七通道等离子体源的多路气流参数的同步精确控制。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要解决现有的单通道级联弧等离子体源的气流量监测及调控的技术无法保证对七通道等离子体源的多路气流参数的同步精确控制的技术问题，提出一种七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统，将所分配的单一气路分流成七路，每路的质量流量控制器在数据采集输出系统控制下，可以对七通道每一路气流单独精准控制，输出的七路气流分别被输送到七通道级联弧等离子体源阴极座的气路通道内。
[0007]本专利技术提供了一种七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统，包括：供电系统、数据采集输出系统、气流控制系统和通信系统；
[0008]所述供电系统分别与数据采集输出系统、气流控制系统和通信系统电连接，用于为数据采集输出系统、气流控制系统和通信系统供电；
[0009]所述数据采集输出系统分别与气流控制系统和通信系统信号连接，用于与气流控
制系统和通信系统进行通信；
[0010]所述气流控制系统，用于将单一气路分流成七路气流，输出的七路气流分别被单独输送到七通道级联弧等离子体源阴极座的七个气路通道内；
[0011]所述气流控制系统，包括：一路进气通道、汇流排和七路流出通道；
[0012]所述进气通道的输入端与气瓶连接，所述进气通道的输出端与汇流排的输入端连接，所述汇流排具有七个输出端，所述汇流排的各输出端分别与气流引导通道连接；各气流引导通道与七通道级联弧等离子体源阴极座的七个气路通道对应连接；所述气流引导通道上设置质量流量控制器，所述质量流量控制器与数据采集输出系统信号连接；
[0013]所述通信系统与计算机信号连接，用于与外接计算机进行信息交互。
[0014]优选的，所述供电系统，用于将220V交流电转换为24V直流电。
[0015]优选的，所述供电系统，包括：带有漏电保护器的第一2P空气开关、第一24V+接线端子、第一24V
‑
接线端子、第一接地接线端子和240
‑
24直流开关电源。
[0016]优选的，所述数据采集输出系统，包括：第二2P空气开关、第二24V+接线端子、第二24V
‑
接线端子、第二接地接线端子以及一个DAM
‑
3054P模拟量读取模块和至少两个DAM
‑
3060V模拟量输出模块；
[0017]所述DAM
‑
3054P模拟量读取模块包含8路通道。
[0018]优选的，所述进气通道上设置气体减压阀。
[0019]优选的，所述气流引导通道上设置球阀，所述球阀位于质量流量控制器前方。
[0020]优选的，所述通信系统包括网络连接设备。
[0021]本专利技术提供的一种七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统，通过气流控制系统，将所分配的单一气路分流成七路，每路的质量流量控制器在数据采集输出系统控制下，可以对七通道每一路气流单独精准控制，输出的七路气流分别被输送到七通道级联弧等离子体源阴极座的气路通道内；能有效地解决现有的级联弧等离子体源，缺乏对每一路通道内气流量单独控制能力低且不同步协调的问题，因此保证了七通道内气流的稳定及一致性，避免某些通道内由于没有气流导致无法形成气体电离通道，而另外的通道因气流过剩，出现等离子体过载、装置损坏等严重问题。
[0022]此外，本专利技术系统也具备同时对七通道每一通道气流量参数实现同步操控能力，保证七个通道整体协调运行，并且可以实现对控制指令快速响应，迅速切换到所需要的放电参数模式，最终形成稳态大体积且空间均匀对称等离子体射流，最后合理搭配的供电系统和通信传输控制系统也为实验人员提供了更加安全和便捷的远程操作环境。本专利技术整体设备排布合理，操作便捷。通过对每一路气流单独、精准控制，从而使七通道气流与引弧及放电整体同步协调，不仅保障了七通道级联弧等离子体源运行的安全性，同时也对实现稳态大体积且空间对称等离子体射流提供重要的技术支撑。
附图说明
[0023]图1是本专利技术提供的七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统的示意图；
[0024]图2是本专利技术提供的供电系统的示意图；
[0025]图3是本专利技术提供的数据采集输出系统的示意图；
[0026]图4是本专利技术提供的气流控制系统的示意图；
[0027]图5是本专利技术提供的通信系统的示意图；
[0028]图6是本专利技术提供的七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统的应用过程示意图。
[0029]附图标记：1、供电系统；2、数据采集输出系统；3、气流控制系统；4、通信系统；5、七通道级联弧等离子体源阴极座；101、第一2P空气开关；102、第一24V+接线端子；103、第一24V
‑
接线端子；104、第一接地接线端子；105、240
‑
24直流开关电源；201、第二2P空气开关；202、第二24V+接线端子；203、第二24V
‑
接线端子；204、第二接地接线端子；205、DAM
‑
3054P模拟量读取模块；206、DAM
‑
3060V模拟量输出模块；301、气体减压阀；302、汇流排；303、气流引导通道；304、球阀；305、质量流量控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统，其特征在于，包括：供电系统(1)、数据采集输出系统(2)、气流控制系统(3)和通信系统(4)；所述供电系统(1)分别与数据采集输出系统(2)、气流控制系统(3)和通信系统(4)电连接，用于为数据采集输出系统(2)、气流控制系统(3)和通信系统(4)供电；所述数据采集输出系统(2)分别与气流控制系统(3)和通信系统(4)信号连接，用于与气流控制系统(3)和通信系统(4)进行通信；所述气流控制系统(3)，用于将单一气路分流成七路气流，输出的七路气流分别被单独输送到七通道级联弧等离子体源阴极座(5)的七个气路通道内；所述气流控制系统(3)，包括：一路进气通道、汇流排(302)和七路流出通道；所述进气通道的输入端与气瓶连接，所述进气通道的输出端与汇流排(302)的输入端连接，所述汇流排(302)具有七个输出端，所述汇流排(302)的各输出端分别与气流引导通道(303)连接；各气流引导通道(303)与七通道级联弧等离子体源阴极座的七个气路通道对应连接；所述气流引导通道(303)上设置质量流量控制器(305)，所述质量流量控制器(305)与数据采集输出系统(2)信号连接；所述通信系统(4)与计算机信号连接，用于与外接计算机进行信息交互。2.根据权利要求1所述的七通道级联弧等离子体源的气流量测控系统，其特征在于，所述供电系统(1)，用于将220V交流电转换为24V直流电。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁洪斌，刘晨，李裕，石劼霖，门柏良，冯春雷，李聪，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：