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技術文章
分子泵機組控制系統的設計
2017-05-10
分子泵機組控制系統的設計

分子泵機組控制系統的設計

 
 

  在高功率激光器系統中,使用空間濾波器是抑制光束高頻成分的非線性增長、改善光束傳輸質量的有效措施之一。激光束在到達濾波器小孔位置時會發生空氣擊穿,因此管道內必須達到一定的高真空,通過對選用的分子泵機組內部控制電路的研究分析,設計了一套控制方案,很好地滿足了空間濾波器特定的使用要求。

  空間濾波器由一對共焦正透鏡和共焦的濾波小孔組成,基本結構見(圖1),清潔空氣的擊穿閾值為107w/cm2,當激光的功率密度超過109w/cm2時,需要抽高真空至1×10-3Pa,在不進行全系統烘烤的情況下,分子泵組全速運轉一段時間后系統真空度可達10-5Pa,過高的真空度會加速管道內部電纜、潤滑脂的蒸發,進而影響光學元件表面的潔凈度,因此,認為我們需要研制相應的控制系統,將真空度控制在一定范圍內,既要保證激光器系統的正常運行,又能減小內部各類材料的蒸發量。

圖1 空間濾波器示意圖

  2、方案設計

  為了實現高真空度的可控,*簡單的辦法就是降低高真空泵對真空腔體的抽速,可以采用以下兩種方案:

  (1)在泵體與管道間增加一臺開啟量可控閥門,通過控制閥門開啟的大小來控制系統抽速;

  (2)不增加其他設備,僅調節分子泵的轉速來控制系統抽速。比較后我們選用了第二種方案,由于真空計和分子泵控制器均自帶RS485通訊端口,利用真空計監測管道內真空度,由工控機實時讀取真空值,當讀數超過設定值時,工控機控制分子泵控制器調節轉速,由此形成閉環控制系統,見(圖2)。

分子泵機組控制系統的設計

圖2 控制設計

  3、控制流程設計

  (圖3)首先需要為控制系統設定3個參數:穩定運行所需的真空值、每次條件判斷后調整的轉速值和延遲時間,需要注意的是,由于分子泵達到10-3Pa后真空值下降非常緩慢,對泵體調速后觀察到真空值變化也需要一定時間,所以t的設定需要經過多次測試才能滿足使用要求,減小真空值的波動。


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