CN111069766B - 可用激光破膜激波管驱动段端盖装置及激光辅助破膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了可用激光破膜激波管驱动段端盖装置及激光辅助破膜方法，涉及动态压力计量技术领域。该方案包括预置有窄脉宽巨脉冲激光；在高压室一侧安装用于上述激光聚焦的聚焦透镜；在外界激光器一侧安装另一用于上述激光聚焦的聚焦透镜，以使高压室后端面的膜片上产生足够量级的功率密度实现物理破膜；还包括端盖，端盖用于对高压室前端面的紧固密封；每个聚焦透镜通过透镜压圈固定于透镜调整部件内；透镜调整部件旋转装入端盖内，通过调节旋进距离，实现对焦距、聚焦光斑大小的控制，进而实现对不同厚度膜片的有效破膜，也可以对破膜面积大小进行控制，采用本发明的方案，能够实现破膜压力的高精度控制。

Description

可用激光破膜激波管驱动段端盖装置及激光辅助破膜方法

技术领域

本发明涉及动态压力计量技术领域，尤其涉及可用激光破膜激波管驱动段端盖装置及激光辅助破膜方法。

背景技术

目前，激波管是一种经典的阶跃压力发生装置，用于对动态压力进行校准。用于低真空压力传感器动态特性校准的激波管能提供10kPa～1.5Mpa的阶跃压力，阶跃压力上升时间小于1μs，平台时间大于4ms。激波管主体结构由高压室和低压室构成，高压室内充入高压气体，低压室内充入低压气体，中间由膜片隔开。膜片破裂后，管道中形成激波，得到阶跃压力。破膜是形成激波的前提，如果采用自然破膜方式，加工工艺决定了膜片厚度和均匀性很难得到保证，几乎不可能实现两次以上破膜压力相同的情况，产生的误差对低阶跃压力的影响很大。可行的方法是采用辅助破膜方式，辅助破膜机构的设计是实现低真空低阶跃压力的关键技术问题。

鉴于此，迫切需要对辅助破膜机构进行设计。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于使用激光作为辅助破膜方式，以发明一种可调节透镜焦距的激波管驱动段端盖装置用于激光聚焦，实现破膜压力的高精度控制。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种可用激光破膜激波管驱动段端盖装置，包括预置有窄脉宽巨脉冲激光；

在高压室一侧安装用于上述激光聚焦的聚焦透镜；

在外界激光器一侧安装另一用于上述激光聚焦的聚焦透镜，以使高压室后端面的膜片上产生足够量级的功率密度实现物理破膜；

还包括端盖，所述端盖用于对高压室前端面的紧固密封；

每个所述聚焦透镜通过透镜压圈固定于透镜调整部件内；

所述透镜调整部件旋转装入所述端盖内，通过调节旋进距离，实现对焦距、聚焦光斑大小的控制，进而实现对不同厚度膜片的有效破膜，也可以对破膜面积大小进行控制。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述端盖依次通过螺栓、垫圈与高压室进行紧固密封。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述螺栓的尾端通过螺母与所述高压室固定。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括窗口镜，所述窗口镜通过压紧件旋紧固定于所述端盖上。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述高压室后端面还设置有低压室，所述高压室与所述低压室之间设置有夹膜段，所述膜片固定于所述夹膜段。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述端盖采用法兰盘式结构。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述端盖的前端设置有用于放置所述透镜调整部件的第一凹槽所述端盖的中心设置有用于安装所述窗口镜的第二凹槽，所述端盖的后端设置有用于安装所述压紧件的第三凹槽，所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽贯通设置；所述端盖的近边缘处对称设置有用于所述螺栓穿过的第一过孔。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述透镜调整部件为组合型结构，所述透镜调整部件包括透镜固定座和与所述透镜固定座外周悬拧的丝母，在所述透镜固定座的中心由左及右依次设置有用于放置透镜压圈和透镜的凹槽。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述压紧件采用外周面设置有凸出六面体的圆轴形结构，所述压紧件的中心贯通设置安装孔。

本发明另一目的在于提供一种激光辅助破膜方法，使用上述的可用激光破膜激波管驱动段端盖装置，实现下述方法，即包括：预置有窄脉宽巨脉冲激光，所述窄脉宽巨脉冲激光通过聚焦透镜实现激光的聚焦，而后通过高压室作用到膜片上，在膜片上产生足够量级的功率密度，以实现物理破膜。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种可用激光破膜激波管驱动段端盖装置，包括预置有窄脉宽巨脉冲激光；在高压室一侧安装用于上述激光聚焦的聚焦透镜；在外界激光器一侧安装另一用于上述激光聚焦的聚焦透镜，以使高压室后端面的膜片上产生足够量级的功率密度实现物理破膜；还包括端盖，所述端盖用于对高压室前端面的紧固密封；每个所述聚焦透镜通过透镜压圈固定于透镜调整部件内；所述透镜调整部件旋转装入所述端盖内，通过调节旋进距离，实现对焦距、聚焦光斑大小的控制，进而实现对不同厚度膜片的有效破膜，也可以对破膜面积大小进行控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的可用激光破膜激波管驱动段端盖装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的端盖剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的透镜调整部件剖面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的压紧件剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的压紧件图4对应的左视图。

图标：

1-端盖；

2-螺栓；

3-高压室；

4-低压室；

5-透镜调整部件；

6-激光器；

7-垫圈；

8-窗口镜；

9-螺母；

10-压紧件；

11-夹膜段；

12-第一凹槽；

13-第二凹槽；

14-第三凹槽

15-第一过孔；

16-O型圈；

17-丝母；

18-透镜固定座；

19-透镜；

20-透镜压圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1—图5所示，本实施例提供的可用激光破膜激波管驱动段端盖1装置的方案如下。

本实施例提供的可用激光破膜激波管驱动段端盖1装置，如图1所示，包括预置有窄脉宽巨脉冲激光；在高压室3一侧安装用于上述激光聚焦的聚焦透镜19；在外界激光器6一侧安装另一用于上述激光聚焦的聚焦透镜19，以使高压室3后端面的膜片上产生足够量级的功率密度实现物理破膜；还包括端盖1，所述端盖1用于对高压室3前端面的紧固密封；每个所述聚焦透镜19通过透镜压圈20固定于透镜调整部件5内；所述透镜调整部件5旋转装入所述端盖1内，通过调节旋进距离，实现对焦距、聚焦光斑大小的控制，进而实现对不同厚度膜片的有效破膜，也可以对破膜面积大小进行控制。

本实施例的可选技术方案为，如图1所示，所述端盖1依次通过螺栓2、垫圈7与高压室3进行紧固密封。

本实施例的可选技术方案为，如图1所示，所述螺栓2的尾端通过螺母9与所述高压室3固定。

本实施例的可选技术方案为，如图1所示，还包括窗口镜8，所述窗口镜8通过压紧件10旋紧固定于所述端盖1上。

本实施例的可选技术方案为，如图1所示，所述高压室3后端面还设置有低压室3，所述高压室3与所述低压室3之间设置有夹膜段11，所述膜片固定于所述夹膜段11。

本实施例的可选技术方案为，如图2所示，所述端盖1采用法兰盘式结构。

本实施例的可选技术方案为，如图2所示，所述端盖1的前端设置有用于放置所述透镜调整部件5的第一凹槽12所述端盖1的中心设置有用于安装所述窗口镜8的第二凹槽13，所述端盖1的后端设置有用于安装所述压紧件10的第三凹槽14，所述第一凹槽12、所述第二凹槽13、所述第三凹槽14贯通设置；所述端盖1的近边缘处对称设置有用于所述螺栓2穿过的第一过孔15。

本实施例的可选技术方案为，如图3所示，所述透镜调整部件5为组合型结构，所述透镜调整部件5包括透镜固定座18和与所述透镜固定座18外周悬拧的丝母17，在所述透镜固定座18的中心由左及右依次设置有用于放置透镜压圈20和透镜19的凹槽。

本实施例的可选技术方案为，如图4和图5所示，所述压紧件10采用外周面设置有凸出六面体的圆轴形结构，所述压紧件10的中心贯通设置安装孔。

本实施例提供的可用激光破膜激波管驱动段端盖1装置，包括预置有窄脉宽巨脉冲激光；在高压室3一侧安装用于上述激光聚焦的聚焦透镜19；在外界激光器6一侧安装另一用于上述激光聚焦的聚焦透镜19，以使高压室3后端面的膜片上产生足够量级的功率密度实现物理破膜；还包括端盖1，所述端盖1用于对高压室3前端面的紧固密封；每个所述聚焦透镜19通过透镜压圈20固定于透镜调整部件5内；所述透镜调整部件5旋转装入所述端盖1内，通过调节旋进距离，实现对焦距、聚焦光斑大小的控制，进而实现对不同厚度膜片的有效破膜，也可以对破膜面积大小进行控制。

具体的，本实施例的可用激光破膜激波管驱动段端盖1装置在使用时，包括如下步骤：

1.将窗口镜8安装到端盖1内侧，安装垫片，将压紧件10旋紧，完成对窗口镜8的固定和密封；

2.将聚焦透镜19安装到透镜调整部件5内，将压圈旋进透镜调整部件5，固定透镜19；

3.将透镜调整部件5旋进端盖1外侧第一凹槽12内，第一凹槽12内壁设置有螺纹；

4.使用螺栓2将端盖1紧固到高压室3外侧端口，端盖1和高压室3端口之间使用O型圈16密封；

5.将膜片固定安装到高压室3和低压室3之间的夹膜机构中；

6.打开激光器6，将功率调至较小，观察激光打在膜片上的斑点；

7.旋转透镜调整部件5，调整焦距，使膜片上的激光斑点出现合适的大小；

8.关闭激光器6，将功率调整至破膜状态，准备开启校准流程。

如上为本实施例的可用激光破膜激波管驱动段端盖1装置的整体安装过程，采用上述的装置，能够可以实现破膜时高、低压比的稳定控制，提高低真空低阶跃压力的校准精度和测量重复性；通过对焦距的灵活调节合理控制激光聚焦能量和光斑大小，实现对不同厚度、材质膜片的破膜，研究破膜效果对激波的影响。

实施例二

本实施例提供一种激光辅助破膜方法，使用上述实施例一的可用激光破膜激波管驱动段端盖1装置，实现下述方法，即包括：预置有窄脉宽巨脉冲激光，所述窄脉宽巨脉冲激光通过聚焦透镜19实现激光的聚焦，而后通过高压室3作用到膜片上，在膜片上产生足够量级的功率密度，以实现物理破膜。

本实施例的激光辅助破膜方法能够实现上述实施例一的全部技术效果，在此不做赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种可用激光破膜激波管驱动段端盖装置，其特征在于，所述端盖依次通过螺栓、垫圈与高压室进行紧固密封，包括：

预置有窄脉宽巨脉冲激光；

在高压室一侧安装用于上述激光聚焦的聚焦透镜；所述高压室后端面还设置有低压室，所述高压室与所述低压室之间设置有夹膜段，膜片固定于所述夹膜段；

在外界激光器一侧安装另一用于上述激光聚焦的聚焦透镜，以使高压室后端面的膜片上产生足够量级的功率密度实现物理破膜；

还包括端盖，所述端盖用于对高压室前端面的紧固密封；所述端盖采用法兰盘式结构,所述端盖的前端设置有用于放置所述透镜调整部件的第一凹槽，所述端盖的中心设置有用于安装窗口镜的第二凹槽，所述端盖的后端设置有用于安装压紧件的第三凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽贯通设置；所述端盖的近边缘处对称设置有用于所述螺栓穿过的第一过孔;

每个所述聚焦透镜通过透镜压圈固定于透镜调整部件内；

所述透镜调整部件旋转装入所述端盖内，通过调节旋进距离，实现对焦距、聚焦光斑大小的控制，进而实现对不同厚度膜片的有效破膜，也可以对破膜面积大小进行控制；

还包括窗口镜，所述窗口镜通过压紧件旋紧固定于所述端盖上，所述压紧件采用外周面设置有凸出六面体的圆轴形结构，所述压紧件的中心贯通设置安装孔；

所述透镜调整部件为组合型结构，所述透镜调整部件包括透镜固定座和与所述透镜固定座外周悬拧的丝母，在所述透镜固定座的中心由左及右依次设置有用于放置透镜压圈和透镜的凹槽。

2.根据权利要求1所述的可用激光破膜激波管驱动段端盖装置，其特征在于，所述螺栓的尾端通过螺母与所述高压室固定。

3.一种基于权利要求1-2任一项所述可用激光破膜激波管驱动段端盖装置的激光辅助破膜方法，其特征在于，包括：

预置有窄脉宽巨脉冲激光，所述窄脉宽巨脉冲激光通过聚焦透镜实现激光的聚焦，而后通过高压室作用到膜片上，在膜片上产生足够量级的功率密度，以实现物理破膜。

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