本实用新型专利技术涉及含能燃料技术，旨在提供一种测量固体含能燃料点火能的装置。该装置包括钨片、激光器、聚焦透镜、抬升装置和电功率调节模块；钨片固定在抬升装置的顶部，钨片中心、聚焦透镜和激光器的出射端沿同一竖直方向依次布置；激光器通过线缆依次连接电功率调节模块和电源；电功率调节模块包括电功率测量模块和功率控制电路，能通过调整激光器的输入电功率和输入时间使出射端的激光功率值与点火时间满足设定要求。该装置能够准确地测量、调控激光器的输入电功率和输入时间；由于采用普通交流电作为电源输入，使得激光发射的功率控制和调整十分方便；实验系统简单易行、对含能燃料的种类适应性较广，具有明显的工程应用前景。具有明显的工程应用前景。具有明显的工程应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种测量固体含能燃料点火能的装置
[0001]本技术涉及含能燃料技术，旨在提供一种测量固体含能燃料点火能的装置。
技术介绍
[0002]固体含能燃料已应用于许多领域和行业，特别是在燃料动力领域更是广泛应用并发挥了重要的作用。金属含能燃料铝、硼、镁等由于具有极高的质量和体积能量密度，已成为航天器固体发动机推进剂以及火炸药中不可替代的含能组分，是推进剂中重要的能量来源。影响含能燃料在应用中效果优劣的主要因素是其能量是否得到充分释放，而能量释放的前提和主要途径是含能燃料的快速点火和完全燃烧。因此，对含能燃料及其衍生固体推进剂、火炸药等的点火过程和燃烧特性的认识是充分发挥其能量效果的关键，多年来一直是燃料动力及其相关领域研究的热点问题。
[0003]固体含能燃料点火是整个燃烧过程甚至能量释放的起始阶段，是一个极其快速的化学反应过程，一般要通过外加一定的热量(能量)造成一个较高的温度环境使燃料实现成功点火。含能燃料点火时所需要的能量或热量通常称为点火能。点火的快慢及是否成功点燃等，都直接关系到含能燃料后续燃烧过程及能量是否得到充分的释放，也是衡量该燃料能量特性的重要指标。因此，含能燃料点火能的大小、点火延迟时间的长短、点火温度的高低等是其点火性能的重要参数，也是目前研究含能燃料点火燃烧过程和能量释放特性的关键核心问题。其中点火能的确定又是燃料配方或动力装置设计的重要依据，在实际工程应用中直接关系到含能燃料点火的成败。
[0004]考虑到成本和安全性的原因，在实际工程上直接进行含能燃料点火能量的测量、计算比较困难，也不可能进行多种不同含能燃料的对比测试计算等。因此，含能燃料点火能的确定往往是在实验室通过小型实验及计算获得较为准确的数据。可以对多种不同形式的含能燃料(如金属粉体、固体推进剂、火炸药等)进行对比测试、分析计算，然后在实际工程设计中应用。目前对含能燃料点火过程和燃烧特性进行测量的方法较多，如电热丝、激波管、平焰燃烧器、水平或垂直管式炉、氙灯聚光点火等等，但这些方法都只能定性检测含能燃料的点火性能，如能否有效点燃含能燃料、点火时间的快慢、点火后火焰的形貌及点火燃烧过程等，一般无法获得比较精确的点火能量大小。原因是这些方法只是提供一个相当高的环境温度(热源)进行点火，而这个热源的能量是远大于含能燃料点火所需要的热量，是过剩的。因此，无法计算获知真正用于含能燃料点火的能量。针对固体含能燃料点火能的比较精准的测量是目前迫切需要解决的问题，这对含能燃料在实际工程上的有效应用，充分发挥含能燃料的作用具有重要的现实意义。
技术实现思路
[0005]本技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种测量固体含能燃料点火能的装置。
[0006]为解决技术问题，本技术的解决方案是：
[0007]提供一种测量固体含能燃料点火能的装置，包括用于装载固体含能燃料的钨片：该装置还包括激光器、聚焦透镜、抬升装置和电功率调节模块；其中，钨片固定在抬升装置的顶部，钨片中心、聚焦透镜和激光器的出射端沿同一竖直方向依次布置；激光器通过线缆依次连接电功率调节模块和电源；电功率调节模块包括电功率测量模块和功率控制电路，能通过调整激光器的输入电功率和输入时间使出射端的激光功率值与点火时间满足设定要求。
[0008]作为一种改进，所述电功率调节模块还包括控制器，该控制器是单片机或计算机，用于向功率控制电路发送功率调整信号。
[0009]作为一种改进，所述电功率调节模块内置于激光器的外壳中；电功率调节模块还包括单片机，用于向功率控制电路发送功率调整信号。
[0010]作为一种改进，所述电功率调节模块还包括用于设定输入的人机交互设备；所述人机交互设备是通过有线通信方式实现信号传递的触控液晶屏或显示器键盘组合，或者是通过无线通信方式实现信号传递的智能移动终端。
[0011]作为一种改进，所述激光器是CO2激光器。
[0012]作为一种改进，所述聚焦透镜是常规的光学凸透镜，其材料为硒化锌。
[0013]作为一种改进，所述钨片呈方形或圆形片状，在其中心位置设有用于装载粉状、柱状或球形含能燃料的圆形凹槽。
[0014]作为一种改进，所述钨片的厚度为1.5mm，圆形凹槽的深度为0.5mm，直径为4～8mm。
[0015]技术原理描述：
[0016]本技术利用激光器发射高能激光，光束通过聚焦透镜使激光聚焦形成焦点，即光斑。由于聚焦的效应使焦点处的激光能量高度集中，形成局部极高的温度环境。固体含能燃料就放置在焦点处，依靠激光瞬间输出的极高能量产生高温条件进行点火。通过对聚焦透镜的位置和放置含能燃料的钨片的高度位置进行相互配合调整，保证点火时激光的光斑刚好全部覆盖在含能燃料上，并保证光斑直径不大于钨片凹坑里的含能燃料样品直径。
[0017]该装置的电功率调节模块包括电功率测量模块和功率控制电路，能通过调整激光器的输入电功率和输入时间使出射端的激光功率值与点火时间满足设定要求。基于该装置，技术人员可以进一步通过在单片机或计算机中嵌入用于电功率与时长调控的软件功能模块，通过人机交互设备输入预设的电功率值和点火时长，以逼近法进行多次点火试验以获得固体含能燃料点火后能够自持燃烧时施加在固体含能材料表面的激光功率，从而计算获得固体含能燃料的点火能。
[0018]与现有技术相比，本技术的技术效果是：
[0019](1)本技术所采用的输入电功率的检测或计量手段十分准确方便，因此能够简单明了地实现检测与调整。技术人员可以对点火时的激光器的输入电功率值进行逐次调整，以逼近法进行多次点火试验。从而可以进一步实现输入电功率的标定和换算，以便进行点火能的计算，其结果准确性很高。
[0020](2)本技术利用CO2激光发射高能量产生局部高温环境点燃固体含能燃料，方法简单可行、点火成功率高。此外，由于CO2激光器技术和产品已非常成熟，并且采用普通交流电作为电源输入，使得激光发射的功率控制和调整十分方便。
[0021](3)由于激光发射聚焦后在焦点上的能量(或温度)很高，本技术对含能燃料的种类适应性较广。无论是粉体的含能燃料，还是块状的推进剂等，都可以采用本技术专利进行点火能的测量和计算，而且整个实验系统比较简单易行。因此，本技术具有明显的工程应用前景。
附图说明
[0022]图1为固体含能燃料点火能测量装置示意图；
[0023]图2为钨片结构示意图；
[0024]图3为盛放粉体含能燃料的钨片；
[0025]图4为放置固体推进剂的钨片；
[0026]图5为作为示例的点火循环与选择程序逻辑图；
[0027]图6为作为示例的点火循环与选择程序逻辑图。
[0028]图中的附图标记：CO2激光器1；电功率调节模块2；激光光束3；聚焦透镜4；含能燃料5；钨片6；抬升装置7；电源8。
具体实施方式
[0029]本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种测量固体含能燃料点火能的装置，包括用于装载固体含能燃料的钨片：其特征在于，该装置还包括激光器、聚焦透镜、抬升装置和电功率调节模块；其中，钨片固定在抬升装置的顶部，钨片中心、聚焦透镜和激光器的出射端沿同一竖直方向依次布置；激光器通过线缆依次连接电功率调节模块和电源；电功率调节模块包括电功率测量模块和功率控制电路，能通过调整激光器的输入电功率和输入时间使出射端的激光功率值与点火时间满足设定要求。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电功率调节模块还包括控制器，该控制器是单片机或计算机，用于向功率控制电路发送功率调整信号。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电功率调节模块内置于激光器的外壳中；电功率调节模块还包括单片机，用于向功率控...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建忠，李泽旭，苑继飞，何勇，王智化，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：
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