專利名稱：一種高速微粒速度選擇器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微粒速度選擇器，特別涉及一種對(duì)高速飛行微粒的選 擇器。
背景技術(shù)：
中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心空間環(huán)境特殊效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究室 研制的國(guó)內(nèi)第 一 臺(tái)等離子體驅(qū)動(dòng)微小碎片加速器是一 臺(tái)利用高溫度、高密度、高壓強(qiáng)的等離子體噴射微小顆粒物質(zhì)(10-1000pm)至超高速 (l-20km/s)的設(shè)備。該設(shè)備可用于模擬研究和測(cè)試空間微小碎片對(duì)航天 器材料和部件的撞擊效應(yīng)、驗(yàn)證相關(guān)防護(hù)技術(shù)與措施的有效性，提高航天 器抗微小碎片撞擊的可靠性。利用上述的加速器對(duì)微粒進(jìn)行加速后，可對(duì)加速后的微粒進(jìn)行后續(xù)處 理，如做精確試驗(yàn)以研究空間碎片撞擊衛(wèi)星所帶來(lái)的材料損傷，以及衛(wèi)星 的分系統(tǒng)失效及故障的可能性等。由于等離子體驅(qū)動(dòng)微小碎片加速器所發(fā) 射的微粒的飛行速度具有較寬的分布，而在后續(xù)處理中對(duì)微粒飛行速度的 要求范圍較窄，因此需要對(duì)等離子體驅(qū)動(dòng)微小碎片加速器所產(chǎn)生的微粒做 進(jìn)一步的速度選擇。在現(xiàn)有技術(shù)中，存在著根據(jù)微粒的飛行速度對(duì)微粒進(jìn)行選擇的裝置。 例如，在一種粒子速度選擇器中，利用電磁場(chǎng)的庫(kù)侖力和洛倫茲力對(duì)帶電 微粒進(jìn)行速度選擇，但是此類裝置存在一個(gè)顯著的缺陷無(wú)法對(duì)不帶電的 中性微粒進(jìn)行速度選擇。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的微粒選擇裝置無(wú)法對(duì)不帶電的中性微粒 進(jìn)行速度選擇的缺陷，從而提供一種具有較高選擇精度的高速微粒選擇 器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高速微粒選擇器，包括光敏電 路板、轉(zhuǎn)盤、激光器、伺服電機(jī)、真空通道、等離子槍以及延時(shí)控制單元；其中，所述伺服電機(jī)的主軸連接到所述轉(zhuǎn)盤的中心軸上，以帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)；在所述轉(zhuǎn)盤鄰近邊緣部分開(kāi)有一個(gè)通孔，當(dāng)所述通孔隨著所述轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)到所述真空通道附近時(shí)，應(yīng)使得所述真空通道的出口位置與通孔的位置相重合；所述激光器安裝在以所述轉(zhuǎn)盤為對(duì)稱中心，且與所述真空管道 對(duì)稱的位置上；所述的光敏電路板和所述的激光器對(duì)稱安裝在所述轉(zhuǎn)盤的 兩側(cè)；所述等離子槍位于所述真空通道的入口處，且與所述的延時(shí)控制單 元相連。上述技術(shù)方案中，還包括密封座，所述的密封座安裝在所述伺服電機(jī) 的主軸外，所述伺服電機(jī)的主軸穿過(guò)所述密封座連接到所述轉(zhuǎn)盤的中心軸 上。上述技術(shù)方案中，所述的延時(shí)控制單元包括用于對(duì)所述等離子槍的發(fā) 射時(shí)刻進(jìn)行觸發(fā)控制的延時(shí)電路，以及用于對(duì)所述轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速以及整個(gè)裝 置啟動(dòng)或停止進(jìn)行控制的控制部分。上述技術(shù)方案中，所述延時(shí)電路包括運(yùn)算放大器、反相器、微控制器、 緩沖器以及電阻；其中，所述激光器所發(fā)出的激光照射到所述光敏電路板上后，所述光敏電路 板產(chǎn)生光電信號(hào)，并傳輸?shù)剿龅倪\(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器放大光電 信號(hào)，然后觸發(fā)所述反相器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，從而啟動(dòng)所述微控制器中的定 時(shí)/計(jì)數(shù)應(yīng)用程序啟動(dòng)，并在一定時(shí)間后驅(qū)動(dòng)所述緩沖器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào) 控制所述等離子槍開(kāi)關(guān)工作，進(jìn)而控制所述等離子槍發(fā)射微粒的時(shí)間。上述技術(shù)方案中，所述控制部分包括可編程邏輯器件、可定時(shí)微秒延 時(shí)器、系統(tǒng)控制鍵盤以及系統(tǒng)狀態(tài)信息顯示屏；其中，所述的可編程邏輯器件與所述的可定時(shí)微秒延時(shí)器、系統(tǒng)控制鍵盤、系 統(tǒng)狀態(tài)信息顯示屏相連接，還連接到所述伺服電機(jī)中的伺服驅(qū)動(dòng)器。上述技術(shù)方案中，所述控制部分還包括用于與用戶進(jìn)行交互操作的系 統(tǒng)控制鍵盤和系統(tǒng)狀態(tài)信息顯示屏。本發(fā)明還提供了一種采用所述的高速微粒選擇器對(duì)高速微粒進(jìn)行選 擇的方法，包括步驟l)、啟動(dòng)高速微粒選擇器；步驟2 )、根據(jù)所要選擇的微粒的速度設(shè)定所述轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速； 步驟3 )、所述轉(zhuǎn)盤在所述伺服電機(jī)的控制下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟4)、在所述轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，當(dāng)所述轉(zhuǎn)盤上的通孔轉(zhuǎn)過(guò)所述激 光器和光敏電路板時(shí)，通過(guò)所述延時(shí)控制單元中的延時(shí)電路控制所述等離 子槍發(fā)出微粒；步驟5)、在規(guī)定速度范圍內(nèi)的飛行微粒通過(guò)所述轉(zhuǎn)盤上的通孔，從而 實(shí)現(xiàn)對(duì)微粒的速度選擇。上述技術(shù)方案中，在所述的步驟2)中，所述的根據(jù)所要選擇的微粒 的速度設(shè)定所述轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速時(shí)可根據(jù)以下公式進(jìn)行設(shè)定<formula>formula see original document page 6</formula>其中，用r表示所述轉(zhuǎn)盤上的通孔的半徑，R表示所述轉(zhuǎn)盤的圓心到 通孔圓心的距離，f表示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，"為所述轉(zhuǎn)盤從所述激光器附近轉(zhuǎn) 到所述真空通道時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，L為所述真空通道的長(zhǎng)度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、 本發(fā)明的高速微粒選擇器通過(guò)在轉(zhuǎn)盤上開(kāi)設(shè)通孔的方式，使得只 有滿足一定速度要求的微粒才能通過(guò)轉(zhuǎn)盤上的通孔，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種類型微 粒的速度選擇。2、 本發(fā)明的高速微粒選擇器通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的控制調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)對(duì) 不同速度范圍內(nèi)的微粒的選擇。3、 本發(fā)明的高速微粒選擇器通過(guò)對(duì)微粒發(fā)射時(shí)間以及轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的控 制，提高了微粒飛行速度的選擇精度。


以下，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，其中 圖1為本發(fā)明的高速微粒選擇器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的高速微粒選擇器中延時(shí)控制單元的控制部分的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖3為本發(fā)明的高速微粒選擇器中延時(shí)控制單元的延時(shí)電路的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖4為本發(fā)明的高速微粒選擇器中的轉(zhuǎn)盤的示意圖； 圖5為轉(zhuǎn)盤上的通孔從全開(kāi)到全閉需時(shí)間的示意圖； 圖6為采用光電檢測(cè)方法測(cè)試本發(fā)明的高速微粒選擇器的基本性能的相關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖7為在示波器上所顯示的快門開(kāi)啟時(shí)間等參數(shù)的波形圖 圖面說(shuō)明1 靶室 2 法蘭盤 34 轉(zhuǎn)盤 5 玻璃窗 67 密封座 8 伺服電機(jī) 910真空室 11 等離子槍 12光敏電路板 激光器 真空通道 延時(shí)控制單元具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖1示出了本發(fā)明的高速微粒選擇器的 一 個(gè)實(shí)施例，從圖中可以看出， 本發(fā)明包括法蘭盤2、光敏電路板3、轉(zhuǎn)盤4、玻璃窗5、激光器6、密封 座7、伺服電機(jī)8、真空通道9、等離子槍10以及延時(shí)控制單元12。其中， 伺服電機(jī)8的主軸穿過(guò)密封座7連接到轉(zhuǎn)盤4的中心軸上，通過(guò)電機(jī)8的 轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤4的轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)盤4的邊緣部分開(kāi)有一個(gè)通孔，通孔的位 置隨著轉(zhuǎn)盤4的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，當(dāng)該通孔轉(zhuǎn)到真空通道9附近時(shí)，應(yīng)使得真 空通道9出口的位置與通孔的位置相重合。在轉(zhuǎn)盤4附近分別安裝有激光 器6和光敏電路板3。激光器6安裝在以轉(zhuǎn)盤4為對(duì)稱中心，且與真空管 道9對(duì)稱的位置上。光敏電路板3和激光器6對(duì)稱安裝在轉(zhuǎn)盤4的兩端， 當(dāng)轉(zhuǎn)盤4上的通孔轉(zhuǎn)到激光器6和光敏電路板3之間時(shí)，激光器6上的激 光通過(guò)該通孔照射到所述的光敏電路板3上。所述的法蘭盤2用于連接延 時(shí)控制單元12。真空通道9的出口與外接的靶室1的入口在同一水平線上， 真空通道9的入口在真空室10中與等離子槍11連接。當(dāng)?shù)入x子槍11發(fā) 射出的高速微粒經(jīng)過(guò)真空通道9到達(dá)轉(zhuǎn)盤4時(shí)，由于轉(zhuǎn)盤4上只存在一個(gè) 通孔，該通孔隨著轉(zhuǎn)盤4的轉(zhuǎn)動(dòng)在特定時(shí)刻才能轉(zhuǎn)到靶室1與真空通道9 之間，從而使得只有滿足一定速度條件的微粒才能夠通過(guò)該通孔進(jìn)入靶室 1，以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)纟效粒的速度選擇。激光器6可以采用氦氖激光器。 ，延時(shí)控制單元12用于控制速度選擇器的操作從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微粒的選擇， 具體的說(shuō)，包括對(duì)發(fā)射時(shí)間的控制、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的控制及整個(gè)裝置的啟動(dòng)與 停止的控制。延時(shí)控制單元12包括延時(shí)電路和控制部分，其中的控制部 分包括圖2所示的可編程邏輯器件(PLC)、可定時(shí)微秒延時(shí)器。該控制部分與伺服電機(jī)8中的伺服驅(qū)動(dòng)器連接。該控制部分還可包括用于與用戶進(jìn) 行交互操作的系統(tǒng)控制鍵盤和系統(tǒng)狀態(tài)信息顯示屏。其中，PLC接收來(lái)自 所述系統(tǒng)控制鍵盤的控制信息，并通過(guò)對(duì)電源的控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的開(kāi)啟 與關(guān)閉，還通過(guò)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的控制實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。系統(tǒng)狀態(tài) 信息顯示屏的作用在于顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)及必要的數(shù)據(jù)信息，它包括快門 設(shè)定轉(zhuǎn)速、整個(gè)系統(tǒng)報(bào)警信息等。延時(shí)控制單元12對(duì)等離子槍11的發(fā)射時(shí)刻的觸發(fā)主要由延時(shí)電路實(shí) 現(xiàn)。在圖3中，對(duì)延時(shí)電路的一種實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了說(shuō)明，從圖中可以看出， 延時(shí)電路主要由運(yùn)算放大器、反相器、微控制器、緩沖器以及若干相應(yīng)的 電阻組成。所述延時(shí)電路由光敏電路板3和激光器6協(xié)同工作。具體的說(shuō)， 激光器6所發(fā)出的激光在穿過(guò)轉(zhuǎn)盤4上的通孔到達(dá)光敏電路板3中的光敏 二極管后，由光敏二極管產(chǎn)生一個(gè)光電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)由運(yùn)算放大器進(jìn)行 放大后，觸發(fā)反相器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，從而啟動(dòng)微控制器中的定時(shí)/計(jì)數(shù)應(yīng)用 程序啟動(dòng)，并在一定時(shí)間后驅(qū)動(dòng)緩沖器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)控制等離子槍11 開(kāi)關(guān)工作，進(jìn)而控制等離子槍ll發(fā)射微粒的時(shí)間。通過(guò)上述過(guò)程，可以清楚地了解發(fā)射時(shí)刻的觸發(fā)過(guò)程，但本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，用于觸發(fā)發(fā)射時(shí)刻的延時(shí)電路并不局限于圖3中所 示出的方式，利用本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)對(duì)延時(shí)電路中相關(guān)部件的替換仍應(yīng)在 本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。延時(shí)控制單元12還需要對(duì)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。顯而易見(jiàn)的，要實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)盤4的轉(zhuǎn)速控制，只要調(diào)整伺服電機(jī)8的轉(zhuǎn)動(dòng)速度即可，而伺服電機(jī)8的轉(zhuǎn)動(dòng)速度需要調(diào)整到多少才是保證指定速度的微粒可以通過(guò)轉(zhuǎn)盤4的通孔從而實(shí)現(xiàn)微粒速度選擇的關(guān)鍵。下面結(jié)合圖4和圖5對(duì)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速控制的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在圖4中，用r表示轉(zhuǎn)盤4上的通孔的半徑，R表示轉(zhuǎn)盤4的圓心到通孔圓心的距離，^表示通孔在真空通道9的出口附近從全閉到全開(kāi)最后全閉所要轉(zhuǎn)過(guò)的角度。在圖5中，用T表示通孔從全開(kāi)到全閉合所用的時(shí)間間隔，t,表示通孔全開(kāi)的時(shí)刻，、表示通孔全閉的時(shí)刻。結(jié)合圖4和圖5，可以計(jì)算出通孔從全開(kāi)到全閉的時(shí)間*夕 夕 .6 rt=—=- sin—=—由 w 2;rf和 2 R<formula>formula see original document page 9</formula>可以得到其中，f表示電機(jī)(即轉(zhuǎn)盤)的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/秒)，co表示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。根據(jù)上述公式，可以知道對(duì)一個(gè)特定的速度選擇器，通孔半徑r和 轉(zhuǎn)盤圓心到通孔圓心的距離R都是一定的，因此，要調(diào)整時(shí)間t只能通過(guò) 對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制實(shí)現(xiàn)。此外，真空通道9的長(zhǎng)度記為L(zhǎng)，因此，微 粒從發(fā)射開(kāi)始到到達(dá)轉(zhuǎn)盤的時(shí)間為t^L/v，其中的v是微粒的飛行時(shí)間。 又假設(shè)轉(zhuǎn)盤從激光器6附近轉(zhuǎn)到真空通道9轉(zhuǎn)過(guò)角度"所要耗費(fèi)的時(shí)間為 T，則綜合上述說(shuō)明，可以知道，當(dāng)t'在T和T+t的范圍內(nèi)時(shí)，高速微?？?以通過(guò)轉(zhuǎn)盤4的通孔。即高速微粒的速度選擇范圍為2 rfL 2 rfL -< v < -a + 2arcsin — " R在具體應(yīng)用時(shí)，根據(jù)用戶所要選擇的微粒速度，可對(duì)其中的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 f進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，在一個(gè)具體的實(shí)施例中，采用f-100轉(zhuǎn)/秒的電機(jī)，轉(zhuǎn) 盤4的直徑設(shè)定為20cm。此時(shí)，轉(zhuǎn)盤快門從全開(kāi)到全畢的時(shí)間t = 1.0823ms;等離子槍的槍口到轉(zhuǎn)盤的距離L = 5.3m，當(dāng)快門全開(kāi)時(shí)發(fā)射微 粒，飛行速度為4.9km/s以下的顆粒不能通過(guò)轉(zhuǎn)盤上的通孔(0.6km/s以下 的除外)。轉(zhuǎn)盤4直徑設(shè)定為25cm時(shí)，轉(zhuǎn)盤快門從全開(kāi)到全畢的時(shí)間t = 0.805324ms;等離子槍的槍口到轉(zhuǎn)盤的距離L = 5.3m，則當(dāng)快門全開(kāi)時(shí)開(kāi) 炮，則6.58km/s以下的顆粒不能通過(guò)(0.6km/s以下的除外)。延時(shí)控制單元12還要對(duì)整個(gè)裝置的啟動(dòng)和停止進(jìn)行控制，該功能可 通過(guò)在單元內(nèi)配置裝置啟動(dòng)和停止按鈕實(shí)現(xiàn)。下面對(duì)本發(fā)明的裝置的具體工作流程進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明。首先，用戶通 過(guò)延時(shí)控制單元啟動(dòng)裝置，然后根據(jù)所要選擇的微粒的速度設(shè)定轉(zhuǎn)盤4的 轉(zhuǎn)速，接著轉(zhuǎn)盤4在伺服電機(jī)8的控制下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤4的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 后，當(dāng)轉(zhuǎn)盤4上的通孔轉(zhuǎn)過(guò)激光器6和光敏電路板3時(shí)，通過(guò)延時(shí)控制單元12中的延時(shí)電路控制等離子槍發(fā)出微粒，微粒通過(guò)真空通道9飛行到 轉(zhuǎn)盤4的附近。由于轉(zhuǎn)盤4中的通孔只在一定的時(shí)間范圍內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)真空通道 9的出口附近，因此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)具有特定速度的飛行微粒的選擇。本發(fā)明中，還可以采用光電檢測(cè)方法測(cè)試選擇器的基本性能指標(biāo)。一 種具體實(shí)現(xiàn)方法是采用光徑大于快門(即轉(zhuǎn)盤上的通孔)開(kāi)口直徑的強(qiáng)散光 源，靈敏度適當(dāng)?shù)墓怆姽芤约笆静ㄆ?，基本結(jié)構(gòu)如圖6所示，散光源將快門 開(kāi)啟的大小表示為快門通光量的大小，使用光電管將通光量的大小轉(zhuǎn)換成電 壓信號(hào)的變化，從而在示波器上顯示出圖7所示的波形可直觀檢測(cè)快門的開(kāi) 啟時(shí)間等參數(shù)。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。 盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案 的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種高速微粒選擇器，其特征在于，包括光敏電路板(3)、轉(zhuǎn)盤(4)、激光器(6)、伺服電機(jī)(8)、真空通道(9)、等離子槍(10)以及延時(shí)控制單元(12)；其中，所述伺服電機(jī)(8)的主軸連接到所述轉(zhuǎn)盤(4)的中心軸上，以帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)盤(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)；在所述轉(zhuǎn)盤(4)鄰近邊緣部分開(kāi)有一個(gè)通孔，當(dāng)所述通孔隨著所述轉(zhuǎn)盤(4)轉(zhuǎn)動(dòng)到所述真空通道(9)附近時(shí)，應(yīng)使得所述真空通道(9)的出口位置與通孔的位置相重合；所述激光器(6)安裝在以所述轉(zhuǎn)盤(4)為對(duì)稱中心，且與所述真空管道(9)對(duì)稱的位置上；所述的光敏電路板(3)和所述的激光器(6)對(duì)稱安裝在所述轉(zhuǎn)盤(4)的兩側(cè)；所述等離子槍(10)位于所述真空通道(9)的入口處，且與所述的延時(shí)控制單元(12)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速微粒選擇器，其特征在于，還包括密 封座(7)，所述的密封座(7)安裝在所述伺服電機(jī)(8)的主軸外，所述 伺服電機(jī)(8)的主軸穿過(guò)所述密封座(7)連接到所述轉(zhuǎn)盤(4)的中心 軸上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速微粒選擇器，其特征在于，所述 的延時(shí)控制單元(12)包括用于對(duì)所述等離子槍(10)的發(fā)射時(shí)刻進(jìn)行觸 發(fā)控制的延時(shí)電路，以及用于對(duì)所述轉(zhuǎn)盤(4)的轉(zhuǎn)速以及整個(gè)裝置啟動(dòng) 或停止進(jìn)行控制的控制部分。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速微粒選擇器，其特征在于，所述延時(shí) 電路包括運(yùn)算放大器、反相器、微控制器、緩沖器以及電阻；其中，所述激光器(6)所發(fā)出的激光照射到所述光敏電路板(3)上后，所 述光敏電路板(3)產(chǎn)生光電信號(hào)，并傳輸?shù)剿龅倪\(yùn)算放大器，所述運(yùn) 算放大器放大光電信號(hào)，然后觸發(fā)所迷反相器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，從而啟動(dòng)所 述微控制器中的定時(shí)/計(jì)數(shù)應(yīng)用程序啟動(dòng)，并在 一定時(shí)間后驅(qū)動(dòng)所述緩沖器 產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)控制所述等離子槍(11)開(kāi)關(guān)工作，進(jìn)而控制所述等離 子槍(11)發(fā)射微粒的時(shí)間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速微粒選擇器，其特征在于，所述控制 部分包括可編程邏輯器件、可定時(shí)微秒延時(shí)器、系統(tǒng)控制鍵盤以及系統(tǒng)狀態(tài)信息顯示屏；其中，所述的可編程邏輯器件與所述的可定時(shí)微秒延時(shí)器、系統(tǒng)控制鍵盤、系 統(tǒng)狀態(tài)信息顯示屏相連接，還連接到所述伺服電機(jī)(8)中的伺服驅(qū)動(dòng)器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速微粒選擇器，其特征在于，所述控制 部分還包括用于與用戶進(jìn)行交互操作的系統(tǒng)控制鍵盤和系統(tǒng)狀態(tài)信息顯 示屏。
7、 一種采用權(quán)利要求1-6所述的高速微粒選擇器對(duì)高速微粒進(jìn)行選擇 的方法，包括步驟1 )、啟動(dòng)高速微粒選擇器；步驟2)、根據(jù)所要選擇的微粒的速度設(shè)定所述轉(zhuǎn)盤(4)的轉(zhuǎn)速； 步驟3)、所述轉(zhuǎn)盤(4)在所述伺服電機(jī)(8)的控制下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)； 步驟4)、在所述轉(zhuǎn)盤(4)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，當(dāng)所述轉(zhuǎn)盤(4)上的通孔轉(zhuǎn)過(guò)所述激光器(6)和光敏電路板(3)時(shí)，通過(guò)所述延時(shí)控制單元(12)中的延時(shí)電路控制所述等離子槍(10)發(fā)出微粒；步驟5)、在規(guī)定速度范圍內(nèi)的飛行微粒通過(guò)所述轉(zhuǎn)盤(4)上的通孔，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)孩t粒的速度選擇。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的對(duì)高速微粒進(jìn)行選擇的方法，其特征在于， 在所述的步驟2 )中，所述的根據(jù)所要選擇的微粒的速度設(shè)定所述轉(zhuǎn)盤(4 ) 的轉(zhuǎn)速時(shí)可根據(jù)以下公式進(jìn)行設(shè)定2;rflL 2;rfL -< v < -a + 2arcsin — R其中，用r表示所述轉(zhuǎn)盤(4)上的通孔的半徑，R表示所述轉(zhuǎn)盤(4) 的圓心到通孔圓心的距離，f表示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，"為所述轉(zhuǎn)盤(4)從所述 激光器(6)附近轉(zhuǎn)到所述真空通道(9)時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，L為所述真空 通道(9)的長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高速微粒選擇器，包括光敏電路板、轉(zhuǎn)盤、激光器、伺服電機(jī)、真空通道、等離子槍以及延時(shí)控制單元；其中，伺服電機(jī)的主軸連接到轉(zhuǎn)盤的中心軸上，以帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)；在轉(zhuǎn)盤鄰近邊緣部分開(kāi)有一個(gè)通孔，當(dāng)通孔隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)到真空通道附近時(shí)，應(yīng)使得真空通道的出口位置與通孔的位置相重合；激光器安裝在以轉(zhuǎn)盤為對(duì)稱中心，且與真空管道對(duì)稱的位置上；光敏電路板和激光器對(duì)稱安裝在轉(zhuǎn)盤的兩側(cè)；等離子槍位于真空通道的入口處，且與延時(shí)控制單元相連。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種類型微粒的速度選擇；對(duì)不同速度范圍內(nèi)的微粒的選擇；還提高了微粒飛行速度的選擇精度。
文檔編號(hào)H05H1/00GK101568223SQ200810104669
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者全榮輝, 封國(guó)強(qiáng), 張振龍, 李宏偉, 李小銀, 蔡明輝, 閆小娟, 韓建偉, 馬英起, 黃建國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心