CN115112054A - 一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，包括光源组件、聚焦组件、滤光组件、第一同轴安装板、透镜套筒、滤光片架、同轴安装接杆、光学接杆、接杆支架和XY轴线性位移台；XY轴线性位移台的数量为两个，两个XY轴线性位移台间隔对称设置，每个XY轴线性位移台上均固定设有多个接杆支架，每个接杆支架上均设有光学接杆，光学接杆上设有第一同轴安装板和滤光片架，透镜套筒和光源组件均设在第一同轴安装板上，聚焦组件安装在透镜套筒上，滤光组件安装在滤光片架上；同轴安装接杆的两端分别与两个XY轴线性位移台上的第一同轴安装板以及滤光片架固定连接。解决了现有的聚光加热装置由于加热光源与受热源很难保持同轴，受热源不能均匀受热的问题。
Description
技术领域
本发明涉及激光诊断技术领域，尤其涉及一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置。
背景技术
在固体燃料的燃烧、热解、气化等领域，快速升温对于建立准确的预测模型至关重要，聚光加热的方式可以实现较宽范围升温速率的调节，升温过程中颗粒的升温速率可以达到102～105℃/s；同时，聚光加热的方式中固体燃料挥发分在高温区的停留时间非常短，很大程度上减少二次反应，对于固体燃料热转化过程中的机理揭示十分有利。
现有的聚光加热装置由于加热光源与受热源很难保持同轴，受热源不能均匀受热，导致加热效果差。
发明内容
为了克服现有的聚光加热装置由于加热光源与受热源很难保持同轴，受热源不能均匀受热，导致加热效果差的问题，本发明提供了一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，包括光源组件、聚焦组件、滤光组件、第一同轴安装板、透镜套筒、滤光片架、同轴安装接杆、光学接杆、接杆支架和XY轴线性位移台；
XY轴线性位移台的数量为两个，两个XY轴线性位移台间隔对称设置，每个XY轴线性位移台上均固定设有多个接杆支架用于带动单个接杆支架在X轴以及Y轴的方向上移动，每个接杆支架上均设有光学接杆用于控制光学接杆在竖直方向上上下移动，光学接杆上设有第一同轴安装板和滤光片架，滤光片架设在第一同轴安装板朝向另一XY轴线性位移台的一侧，透镜套筒和光源组件均设在第一同轴安装板上，且光源组件设在透镜套筒朝向滤光片架的一侧，聚焦组件安装在透镜套筒上，滤光组件安装在滤光片架上；同轴安装接杆的两端分别与两个XY轴线性位移台上的第一同轴安装板以及滤光片架固定连接。
本发明提供的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置的有益效果是：使用时，将光源组件、聚焦组件、滤光组件、第一同轴安装板、透镜套筒、滤光片架、同轴安装接杆、光学接杆、接杆支架和XY轴线性位移台进行安装，其中，光学接杆安装在接杆支架上，第一同轴安装板和滤光片架安装在不同的光学接杆上，透镜套筒和光源组件分别安装在第一同轴安装板上，聚焦组件安装在透镜套筒上，滤光组件安装在滤光支架上，最后，通过XY轴线性位移台调整接杆支架在X轴和Y轴上的方向，通过光学接杆调整第一同轴安装板和滤光片架在竖直方向上的高度，保证同轴安装杆的两端分别与两个XY轴线性位移台上的第一同轴安装板以及滤光片架固定连接，上述所有部件安装完成后，光源组件、聚焦组件和滤光组件因为同轴安装杆保持同轴安装(同轴安装杆无法弯曲，一旦光源组件、聚焦组件和滤光组件不在同轴方向，则第一同轴安装板和滤光片架就无法保持同轴方向，同轴安装杆就无法安装在第一同轴安装板和滤光片架上)，光源组件发出的光经过聚焦组件、滤光组件就能到达受热源，保证加热源(即光源组件)与受热源永远保持同轴方向，解决了现有的聚光加热装置由于加热光源与受热源很难保持同轴，受热源不能均匀受热，导致加热效果差的问题。
在上述技术方案的基础上，本发明的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置还可以做如下改进。
进一步，上述光源组件包括卤素灯光源和反光罩，反光罩安装在第一同轴安装板上，卤素灯光源安装在反光罩内侧的焦点处。
采用上述进一步方案的有益效果是：反光罩可以聚集卤素灯光源发射的光线，使得卤素灯光源发射的光线保持平行与水平面照射出去，同时光线分布更均匀、效率更高，提高了光能的利用率。
进一步，上述第一同轴安装板与反光罩通过卡环连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：使用卡扣连接第一同轴安装板和反光罩，方便反光罩的安装与更换。
进一步，聚焦组件包括第一凸面镜和第二凸面镜，第一凸面镜和第二凸面镜间隔安装在透镜套筒内。
采用上述进一步方案的有益效果是：光源组件发出的光线通过第一凸面镜和第二凸面镜后实现聚焦，使得光线汇聚形成更佳均匀的光斑，提高光斑的质量。
进一步，上述滤光组件包括滤光片转轮和多个滤光片，多个滤光片均匀分布在滤光片转轮上，滤光片转轮与滤光片架转动连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过转动滤光片架，从而使用合适的滤光片调整透光率，滤光片架的设置，能够快速切换所需滤光片，提高了使用效率。
进一步，还包括两个激光指示装置，两个激光指示装置分别设置在两个XY轴线性位移台上方，激光指示装置设在光学接杆上，且激光指示装置设在第一同轴安装板远离滤光片架的一侧。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过激光指示装置发出的激光，模拟光源组件发出的光线，从而判断光源组件发出的光线是否能够到达受热源，以及光线是否与受热源在同一条轴线上。
进一步，上述激光指示装置包括激光指示器和V型夹持器，激光指示器通过V型夹持器设在光学连接杆上。
采用上述进一步方案的有益效果是：使用V型夹持器，将激光指示器更稳固的连接在光学连接杆上，同时三角形具有稳定性，使得激光指示器在使用时，更稳定。
进一步，还包括两个第二同轴安装板以及两个散热装置，两个第二同轴安装板分别安装在两个XY轴线性位移台上方的光学接杆上，且第二同轴安装板设在第一同轴安装板远离滤光片架的一侧，散热装置一一对应安装在第二同轴安装板上，第二同轴安装板与同轴安装接杆固定连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：散热装置对光源组件工作时发出的热量进行及时散热，避免光源组件因温度过高导致损坏，延长光源组件的使用寿命。
进一步，光学接杆包括直杆和锁紧螺钉，接杆支架为筒状结构，接杆支架的底端固定在所述XY轴线性位移台上，直杆的下端滑动插设在接杆支架上且通过设置在接杆支架侧壁上的所述锁紧螺钉锁紧。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过锁紧螺钉将直杆固定在接杆支架上，方便直杆的安装与更换，操作便捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的光传播的结构示意图。
附图说明：光源组件1、卤素灯光源102、反光罩103、聚焦组件2、第一凸面镜202、第二凸面镜203、滤光组件3、滤光片转轮302、滤光片303、第一同轴安装板4、透镜套筒5、滤光片架6、同轴安装接杆7、光学接杆8、接杆支架9、XY轴线性位移台10、激光指示器11、V型夹持器12、散热装置13、第二同轴安装板14、受热源15。
具体实施方式
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
以下结合附图描述本发明实施例的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置。
如图1-图2所示，本发明实施例的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，包括光源组件1、聚焦组件2、滤光组件3、第一同轴安装板4、透镜套筒5、滤光片架6、同轴安装接杆7、光学接杆8、接杆支架9和XY轴线性位移台10；
XY轴线性位移台10的数量为两个，两个XY轴线性位移台10间隔对称设置，每个XY轴线性位移台10上均固定设有多个接杆支架9用于带动单个接杆支架9在X轴以及Y轴的方向上移动，每个接杆支架9上均设有光学接杆8用于控制光学接杆8在竖直方向上上下移动，光学接杆8上设有第一同轴安装板4和滤光片架6，滤光片架6设在第一同轴安装板4朝向另一XY轴线性位移台10的一侧，透镜套筒5和光源组件1均设在第一同轴安装板4上，且光源组件1设在透镜套筒5朝向滤光片架6的一侧，聚焦组件2安装在透镜套筒5上，滤光组件3安装在滤光片架6上；同轴安装接杆7的两端分别与两个XY轴线性位移台10上的第一同轴安装板4以及滤光片架6固定连接。
使用时，将光源组件1、聚焦组件2、滤光组件3、第一同轴安装板4、透镜套筒5、滤光片架6、同轴安装接杆7、光学接杆8、接杆支架9和XY轴线性位移台10进行安装，其中，光学接杆8安装在接杆支架9上，第一同轴安装板4和滤光片架6安装在不同的光学接杆8上，透镜套筒5和光源组件1分别安装在第一同轴安装板4上，聚焦组件2安装在透镜套筒5上，滤光组件3安装在滤光支架上，最后，通过XY轴线性位移台10调整接杆支架9在X轴和Y轴上的方向，通过光学接杆8调整第一同轴安装板4和滤光片架6在竖直方向上的高度，保证同轴安装杆的两端分别与两个XY轴线性位移台10上的第一同轴安装板4以及滤光片架6固定连接，上述所有部件安装完成后，光源组件1、聚焦组件2和滤光组件3因为同轴安装杆保持同轴安装(同轴安装杆无法弯曲，一旦光源组件1、聚焦组件2和滤光组件3不在同轴方向，则第一同轴安装板4和滤光片架6就无法保持同轴方向，同轴安装杆就无法安装在第一同轴安装板4和滤光片架6上)，光源组件1发出的光经过聚焦组件2、滤光组件3就能到达受热源14，保证加热源(即光源组件1)与受热源14永远保持同轴方向，解决了现有的聚光加热装置由于加热光源与受热源14很难保持同轴，受热源14不能均匀受热，导致加热效果差的问题。
可选的，每个接杆支架9与XY轴线性位移台10之间用机米螺丝进行连接，光学接杆8采用不锈钢材质制成，同时光学接杆8与第一同轴安装板4之间用机米螺丝进行连接，光学接杆8与滤光片架6之间也采用机米螺丝进行连接，滤镜套筒与第一同轴安装板4之间通过螺纹连接，聚焦组件2与透镜套筒5之间通过螺纹连接，滤光组件3与滤光片架6之间通过螺纹连接。
可选的，第一同轴安装板4和滤光片架6上开设有多个Φ6mm贯穿孔，优选地，本实施例中第一同轴安装板4和滤光片架6上的贯穿孔均设置有3个，同轴安装杆设置有3根，每一根同轴安装杆对应一个第一同轴安装板4和滤光片架6上的贯穿孔，当三根同轴安装杆均穿过贯穿孔后，保证了光源组件1、聚焦组件2和滤光组件3同轴安装。
可选的，光源组件1包括卤素灯光源102和反光罩103，反光罩103安装在第一同轴安装板4上，卤素灯光源102安装在反光罩103内侧的焦点处。
本实施例中，卤素灯光源102与反光罩103采用一体化成型，卤素灯光源102的型号为BBGD24V250W。
可选的，第一同轴安装板4与反光罩103通过卡环连接。
可选的，聚焦组件2包括第一凸面镜202和第二凸面镜203，第一凸面镜202和第二凸面镜203间隔安装在透镜套筒5内。
本实施例中，第一凸面镜202的焦距为f1，第二凸面镜203的焦距为f2，第一凸面镜202与第二凸面镜203之间的距离等于f1和f2之和，同时，第一凸面镜202凸出部分朝向第一同轴安装板4远离滤光片架6的一侧，第二凸面镜203凸出部分朝向第一同轴安装板4靠近滤光片架6的一侧，第一凸面镜202和第二凸面镜203就形成了凸透镜和凹透镜的效果，当光线经过第一凸面镜202和第二凸面镜203形成光斑更小的平行光，同时光线在第一凸面镜202和第二凸面镜203之间聚焦，使得光线汇聚成更佳均匀的光斑，提高了光斑的质量。
可选的，滤光组件3包括滤光片转轮302和多个滤光片303，多个滤光片303均匀分布在滤光片转轮302上，滤光片转轮302与滤光片架6转动连接。
本实施例中，滤光片转轮302可通过轴承、转杆和角度限位器转动连接在滤光片架6上，通过轴承和转杆，可以实现滤光片转轮302的转动，从而使用合适的滤光片303进行滤光操作，角度限位器用于将滤光片转轮302限制在任一角度。
可选的，还包括两个激光指示装置，两个激光指示装置分别设置在两个XY轴线性位移台10上方，激光指示装置设在光学接杆8上，且激光指示装置设在第一同轴安装板4远离滤光片架6的一侧。
使用时，优先安装激光指示装置，不安装光源组件1，打开激光指示器11，通过激光指示装置发射的激光通过第一凸面镜202、第二凸面镜203和滤光片303后是否能达到受热源14，且是否与受热源14在同一条轴线上，如果是，则表明激光指示装置、聚焦组件2、滤光组件3、光源保持同轴方向，此时即可安装光源组件1，对受热源14进行加热处理。
激光指示装置包括激光指示器11和V型夹持器12，激光指示器11通过V型夹持器12设在光学连接杆上。
可选的，还包括两个第二同轴安装板以及两个散热装置13，两个第二同轴安装板分别安装在两个XY轴线性位移台10上方的光学接杆8上，且第二同轴安装板设在第一同轴安装板4远离滤光片架6的一侧，散热装置13一一对应安装在第二同轴安装板上，第二同轴安装板与同轴安装接杆7固定连接。
可选的，光学接杆8包括直杆和锁紧螺钉，接杆支架9为筒状结构，接杆支架9的底端固定在所述XY轴线性位移台10上，直杆的下端滑动插设在接杆支架9上且通过设置在接杆支架9侧壁上的所述锁紧螺钉锁紧。
本实施例中，接杆支架9的侧面用锁紧螺钉固定光学接杆8，光学接杆8上可预设多个螺纹孔。锁紧螺钉为六角手拧式的锁紧螺钉，通过将锁紧螺钉拧入不同位置的螺纹孔中，从而实现光学接杆8在竖直方向上上下移动。
工作原理：使用时，将光源组件1、聚焦组件2、滤光组件3、第一同轴安装板4、透镜套筒5、滤光片架6、同轴安装接杆7、光学接杆8、接杆支架9和XY轴线性位移台10进行安装，其中，光学接杆8安装在接杆支架9上，第一同轴安装板4、滤光片架6、散热装置13和激光指示器11分别安装在不同的光学接杆8上，透镜套筒5安装在第一同轴安装板4上，聚焦组件2安装在透镜套筒5上，滤光组件3安装在滤光支架上，最后，通过XY轴线性位移台10调整接杆支架9在X轴和Y轴上的方向，通过锁紧螺钉调整光学接杆8的竖直高度，通过上述对XY轴线性位移台10和光学接杆8的调整，使得第一同轴安装板4、滤光片架6、散热装置13和激光指示器11保持在同轴方向，最后将同轴安装杆的两端分别与两个XY轴线性位移台10上的第一同轴安装板4、第二同轴安装板和滤光片架6固定连接，上述所有部件安装完成后，打开激光指示器11，保证激光指示器11发出的激光通过第一凸面镜202、第二凸面镜203和滤光片303后到达受热源14，且与受热源14在同一条轴线上，此时表明激光指示器11、聚焦组件2和滤光组件3同轴安装，关闭激光指示器11，将反光罩103安装在第一同轴安装板4上，打开卤素灯光源102发出的加热的灯光，对受热源14进行加热，同时散热装置13对卤素灯光源102工作时发出的热量进行降温。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，其特征在于，包括光源组件(1)、聚焦组件(2)、滤光组件(3)、第一同轴安装板(4)、透镜套筒(5)、滤光片架(6)、同轴安装接杆(7)、光学接杆(8)、接杆支架(9)和XY轴线性位移台(10)；
所述XY轴线性位移台(10)的数量为两个，两个所述XY轴线性位移台(10)间隔对称设置，每个所述XY轴线性位移台(10)上均固定设有多个所述接杆支架(9)用于带动单个所述接杆支架(9)在X轴以及Y轴的方向上移动，每个所述接杆支架(9)上均设有所述光学接杆(8)用于控制所述光学接杆(8)在竖直方向上上下移动，所述光学接杆(8)上设有所述第一同轴安装板(4)和滤光片架(6)，所述滤光片架(6)设在所述第一同轴安装板(4)朝向另一所述XY轴线性位移台(10)的一侧，所述透镜套筒(5)和所述光源组件(1)均设在所述第一同轴安装板(4)上，且所述光源组件(1)设在所述透镜套筒(5)朝向所述滤光片架(6)的一侧，所述聚焦组件(2)安装在所述透镜套筒(5)上，所述滤光组件(3)安装在所述滤光片架(6)上；所述同轴安装接杆(7)的两端分别与两个所述XY轴线性位移台(10)上的所述第一同轴安装板(4)以及所述滤光片架(6)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，其特征在于，所述光源组件(1)包括卤素灯光源(102)和反光罩(103)，所述反光罩(103)安装在所述第一同轴安装板(4)上，所述卤素灯光源(102)安装在所述反光罩(103)内侧的焦点处反光罩(103)。
3.根据权利要求2所述的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，其特征在于，所述第一同轴安装板(4)与所述反光罩(103)通过卡环连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，其特征在于，所述聚焦组件(2)包括第一凸面镜(202)和第二凸面镜(203)，所述第一凸面镜(202)和所述第二凸面镜(203)间隔安装在所述透镜套筒(5)内。
5.根据权利要求1所述的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，其特征在于，所述滤光组件(3)包括滤光片转轮(302)和多个滤光片(303)，多个所述滤光片(303)均匀分布在滤光片转轮(302)上，所述滤光片转轮(302)与所述滤光片架(6)转动连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，其特征在于，还包括两个激光指示装置，两个所述激光指示装置分别设置在两个所述XY轴线性位移台(10)上方，所述激光指示装置设在所述光学接杆(8)上，且所述激光指示装置设在所述第一同轴安装板(4)远离所述滤光片架(6)的一侧。
7.根据权利要求6所述的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，其特征在于，所述激光指示器(11)包括激光指示器(11)和V型夹持器(12)，所述激光指示器(11)V型夹持器(12)通过所述V型夹持器(12)设在所述光学连接杆上。
8.根据权利要求1所述的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，其特征在于，还包括两个第二同轴安装板以及两个散热装置(13)，两个所述散热装置(13)光学接杆(8)第二同轴安装板分别安装在两个所述XY轴线性位移台(10)上方的所述光学接杆(8)上，且所述第二同轴安装板设在所述第一同轴安装板(4)远离所述滤光片架(6)的一侧，所述散热装置(13)一一对应安装在所述第二同轴安装板上，所述第二同轴安装板与所述同轴安装接杆(7)固定连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种用于激光诊断技术的固体燃料快速加热装置，其特征在于，所述光学接杆(8)包括直杆和锁紧螺钉，所述接杆支架(9)为筒状结构，所述接杆支架(9)的底端固定在所述XY轴线性位移台(10)上，所述直杆的下端滑动插设在所述接杆支架(9)上且通过设置在所述接杆支架(9)侧壁上的所述锁紧螺钉锁紧。
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2022
- 2022-05-11 CN CN202210512303.6A patent/CN115112054A/zh active Pending
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