一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置的制作方法

文档序号:12428985阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,该装置包括:火花塞系统、微波系统、定容燃烧弹系统、光学摄影系统及控制系统;

其中,所述微波系统设置于所述定容燃烧弹系统的一侧,通过同轴连接器与所述定容燃烧弹系统连接,所述火花塞系统设置于所述定容燃烧弹系统的另一侧,并通过导线与所述控制系统连接,所述控制系统通过导线与所述微波系统和光学摄影系统连接;

所述控制系统发出三路存在特定相差的同步脉冲信号,第一路脉冲信号触发所述火花塞系统产生脉冲高电压用于放电击穿稀薄混合燃气形成初始等离子体团;

第二路脉冲信号触发所述微波系统产生特定频率及特定功率的微波脉冲向所述等离子体团中耦合能量以扩大等离子体团实现点火;

第三路脉冲信号触发所述光学系统透过所述定容燃烧弹系统的石英窗聚焦于微波天线与高压电极中心开始拍摄,记录所述高压放电击穿稀薄混合燃气形成初始等离子体团以及微波脉冲向所述等离子体团中耦合能量以扩大等离子体团实现点火后,火焰发展的全过程。

2.根据权利要求1所述的一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,所述同轴连接器包括中心导体(21)、金属丝(22)、绝缘玻璃(23),所述中心导体(21)用于插入所述定容燃烧弹系统,并与所述火花塞系统的正极对齐,通过谐振在尖端产生强微波场,用于向所述等离子体团中耦合能量,同时作为所述火花塞的接地电极,与所述火花塞的正极共同构成高压放电击穿点火的完整结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,所述火花塞系统包括火花塞(8),所述火花塞(8)包括中心电极(15)和放电针端(24),所述放电针端(24)插入所述定容燃烧弹系统,并与所述中心导体(21)对齐,用于产生脉冲高电压。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,所述定容燃烧弹系统包括定容燃烧弹体及石英窗(6),用于作为微波等离子体辅助点火的实验的反应容器,以实现不同实验环境下的研究。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,所述定容燃烧弹系统还包括传感器(12),其一端与所述定容燃烧弹体及石英窗(6)连接,另一端与所述控制系统连接,用于测量所述定反应容器中的压力和温度信号,并传输给所述控制系统。

6.根据权利要求1所述的一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,所述微波系统包括微波源(18)和定向耦合器(3),所述定向耦合器(3)用于将所述微波源(18)发出的入射微波以及被系统反射的反射微波进行分离。

7.根据权利要求1或6所述的一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,所述微波系统还包括电动销钉调谐器(17)和波导同轴转换器(16),所述电动销钉调谐器(17)位于所述波导同轴转换器(16)内部,用于对所述微波源(18)发出的微波能量进行调谐,所述波导同轴转换器(16)用于将微波由波导传输转换为柔性的同轴电缆传输,以便于装置的灵活摆放。

8.根据权利要求1、6或7所述的一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,所述微波系统还包括微波功率计(1),所述微波功率计(1)与所述控制系统连接,用于测量所述分离后的入射和反射的微波功率,以得出进入到所述定容燃烧弹系统内的微波功率,并传输给所述控制系统。

9.根据权利要求1或6-8中任一项所述的一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,所述微波系统还包括衰减器(2),其与所述定向耦合器(3)连接,用于对所述入射微波和反射微波功率进行衰减,从而保护所述微波功率计(1)不受损坏。

10.根据权利要求1所述的一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置,其特征在于,所述光学摄影系统包括钠灯(4)、球面镜(5)及高速相机(11),所述钠灯(4)用于发射光源,经所述球面镜(5)反射进入所述定容燃烧弹体及石英窗(6)后,再次经过另一个球面镜(5)反射后进入所述高速相机(11),以拍摄记录所述高压放电击穿稀薄混合燃气形成初始等离子体团以及微波脉冲向所述等离子体团中耦合能量以扩大等离子体团实现点火后,火焰发展的全过程,并将图像传输给所述控制系统。

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