轴快流CO_2激光器气体压力控制

激光切割对激光功率模式、功率密度和功率稳定性要求很高 ,采用轴快流CO2 激光器时 ,控制工作气体压力工作在最佳状态并保持其恒定是激光器输出连续、稳定功率的必要条件和关键技术之一。在深入研究激光器工作原理和影响激光输出功率因素的基础上 ,采用带积分分离的智能PID控制算法对工作气体压力进行调节。该过程控制算法简单实用 ,可以有效地提高气体压力控制精度 ,改善功率控制精度和稳定性 。

高功率轴快流CO_2激光器控制系统的研制

为了提高高功率轴快流CO_2激光器的稳定性和智能化程度,以满足激光加工的需要,采用可编程逻辑控制器和尾镜取样功率稳定技术,研制出了以西门子可编程逻辑控制器为核心的高功率轴快流CO_2激光器控制系统,并在4kW轴快流CO_2激光器上进行了实验验证,取得了气压稳定度、功率稳定度、放电波形以及激光模式等实验数据,气压波动小于±50Pa,功率稳定度达到±0.1%,并可实现连续、脉冲、超脉冲放电。结果表明,该套控制系统可以满足高功率轴快流CO_2激光器的控制需求,提高了高功率轴快流CO_2激光器的稳定性和智能化程度。

轴快流CO_2激光器谐振式软开关电源

采用新型谐振式软开关技术,成功地研制出激励高功率轴快流CO2激光器的零电流谐振式软开关电源。该电源工作在25 kHz的开关频率下,主电路采用半桥式谐振变换方式,电源处于软开关工作方式,IGBT功率管为零电流开通和关断。该电源输出电流5～120 mA连续可调,功率管低损耗工作,无需镇流电阻,实现了6支CO2激光放电管的并联起辉和稳定工作。

轴快流CO_2激光器放电管与风机匹配的特性

本文研究了轴快流CO_2激光器中气体质量流和气流速度随放电管截面变化的趋势.提出应当选择合适尺寸的放电管,使之与所给定的风机的性能相匹配,使激光器具有最佳运行状态的气动结构而获得更好的输出特性.

轴快流CO_2激光器的气压信号处理

研究轴快流激光器气体流动的特性,以及气压信号的相关的硬件电路和控制程序,所编写的控制程序程序进一步提高了激光器系统的稳定性和操作性。可编程序逻辑控制器应用于轴快流CO2激光器上有着良好的实用性。

快速轴流型与密封型CO_2激光器超脉冲特性研究

快速轴流型ＣＯ＿２激光器和密封型ＣＯ＿２激光器超脉冲运转时，能够获得前沿迅速上升、脉宽窄、峰值功率高的激光脉冲输出，在激光加工和激光医疗等领域有重要应用价值。本文从理论和实验两个方面对快速轴流型与密封型ＣＯ＿２激光器超脉冲特性进行了研究，设计并研制了适合ＣＯ＿２激光器超脉冲运转的控制电源，在国内首次实现了快速轴流型与密封型ＣＯ＿２激光器的超脉冲运转。

高功率轴快流CO2激光器的数值模拟进展

综述了国内外高功率轴快流CO_2激光器数值模拟的研究进展。分别从理论方程、计算方法、计算结果3方面对已有的数值模拟进行了比较和分析,重点探讨了理论模型的组成形式、物理意义和近似条件,分析了不同计算方法的优缺点,列举了不同计算结果得出的激光器性能和参量之间的关系。最新结果表明,轴快流量激光器的性能和输出与放电管的结构,电极结构,管内的温度场、速度场、压力场和湍流状态等参量分布都有关。依据轴快流CO_2激光器和计算机技术的发展,提出了轴快流CO_2激光器数的数值模拟未来需要改进的方向,进而对基于新的计算平台的数值模拟结果在激光器的优化和设计方面的应用前景进行了展望。

轴快流CO2激光器放电管结构的研究和设计

为了深入了解高功率轴快流CO_2激光器放电管结构和内部流场对激光器工作性能的影响,得到更均匀稳定的辉光放电,采取对放电管内部工作气体的流动状态分别进行数值模拟和实验的方法,得到了关于放电等离子体的流场分布数据,数值模拟结果和实验结果一致,并对不同结构的管内的流场和放电表现进行了比较和分析,设计了一种新结构的放电管。结果表明,放电管内的流场特性影响着辉光放电的均匀性和稳定性,新设计的放电管内能得到更均匀的辉光放电,但还需进一步优化。

计算流体力学在CO_2激光器换热器设计中的应用

为了提高轴快流CO2激光器换热器设计的灵活性、缩短研发周期、降低成本,采用计算流体动力学方法对换热器内部流场和热交换过程进行了分析。根据分析结果设计出流阻为154.5Pa、换热量为8888.5W的换热器。由4kW轴快流CO2激光器的运行试验证明,采用计算流体动力学法设计的换热器满足激光器的运行需求。结果表明,计算流体动力学法是一种精确、高效的轴快流CO2激光器换热器的设计方法。

千瓦级快轴流CO_2激光器的射频系统

在千瓦级快轴流ＣＯ＿２激光器中，我们用单个射频源通过５０Ω传输线和π型网络给８段光管馈电，在这样的安排下将１５ｋｗ连续波射频功率有效并均匀地耦合到８段光管的等离子体中。这种技术的关键是阻抗匹配。

高功率CO_2激光器热平衡分析及热交换器换热计算

针对研制的千瓦级快速轴流高功率CO2 激光器的内部循环热交换工作过程 ,建立了热量的平衡方程 ;针对激光器工作的特点 ,比较分析了几类热交换器的关键技术要求 ;选择矩形翅片圆管束热交换器作为激光器的散热部件 ,并进行了换热计算。经选定参数计算 ,结果表明所选用的矩形翅片圆管束热交换器能够满足激光器的换热要求。

高功率轴快流CO_2激光器气体循环系统的研究进展

为将高功率轴快流CO_2激光器放电过程中产生的大量热量带走,保持放电区气体温度接近常温,更利于激光器稳定运行,对于气体循环系统的优化设计至关重要。先就其气体循环系统组成及重要性进行阐述,后对其各个组成方面的研究发展进行综述,并对已有的模型建立以及数值模拟的发展进行综述,并运用计算流体动力学方法对气体流场进行数值模拟,通过对模拟结果分析得到对气体循环系统进行优化设计的方向,最后对课题组已经进行的一些工作进行阐述。

快速轴流CO_2激光器

本文报道我们设计的快速轴流ＣＯ_２激光器和实验结果，激光器的光学谐振腔为三折Ｚ形折叠半共焦腔，输出耦合镜为ＧａＡｓ材料，透过率为７２％的，得到最大输出功率２５３０Ｗ，电光转换效率最高达到２４％。

高功率射频轴快流CO_2激光器L型阻抗匹配实验研究

针对高功率射频激励轴快流CO_2激光器的射频匹配问题作了实验研究,采用L型匹配网络,对多段并联放电管进行射频匹配实验。在输出激光功率达10kW时,实现了均匀稳定的射频放电,反射率可以控制在2%以内。研究了匹配网络参数不变时,射频电源不同调制模式对反射率的影响。实验研究表明,脉冲宽度调制模式的稳定度要明显高于振幅调制模式。

我国工业CO_2激光器及数控加工机市场和应用

回顾了我国用于切割和焊接的工业ＣＯ２ 激光器及其数控加工机的发展历程；分述了国产的与进口的两个市场，以及按行业及加工方式区分的应用现状；对外加工服务业有诱人的发展前景。

射频激励快速轴向流动CO_2激光器的实验研究

在不同的放电管尺寸、光腔参数、CO_2混合气体的压力、风机的体积抽速下测得了射频激励快轴流CO_2器件的激光输出特性曲线、阈值曲线。实验找出了CO_2混合气体的最佳配比。将实验结果与直流激励同一器件的输出做了比较。

轴向流动激光放电管温度场的解析分析

从能量守恒定律出发 ,分析了快速轴向流动激光器放电管中的传热情况。采用微元分析法建立了快速轴向流动激光器放电管的热能平衡方程。根据实际器件放电管的工作气体流场 ,进行了合理的数学物理处理 ,并应用热传导的物理边界条件 ,求出了热能平衡方程的解析解 ,得出了实际器件放电管横截面内的工作气体温度分布公式及温度分布曲线。