Определение динамических характеристик системы управления мощностью излучения технологических СО2-лазеров с накачкой несамостоятельным тлеющим разрядомстатья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Информация о цитировании статьи получена из
Scopus
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 26 января 2024 г.
Аннотация:Исследована автоматическая система управления мощностью излучения лазеров с накачкой несамостоятельным тлеющим разрядом на примере технологических лазеров серии "Лантан", которые предназначены для резки, сварки и модификации поверхности различных материалов в составе лазерных технологических комплексов. Мощность лазерного излучения является одним из важнейших параметров лазера, определяющих его технологические возможности. Мощность излучения управляется путем изменения частоты импульсов ионизации, которые представляют собой высоковольтные импульсы напряжения длительностью 100 нс, подаваемые с частотой 1-5 кГц. Экспериментально получена переходная характеристика лазера с несамостоятельным тлеющим разрядом. Лазерное излучение подается на термоэлектрическое зеркало-приемник с анизотропией термо-ЭДС, которое измеряет его мощность. После предварительного усиления дифференциальный сигнал с зеркала-приемника регистрируется цифровым запоминающим осциллографом. Установлено запаздывание изменения мощности лазерного излучения относительно сигнала управления. Запаздывание составляет 1487 мкс и объясняется тем, что для первоначальной накачки газового объема до начала генерации излучения необходимо несколько импульсов ионизации. Начальный участок переходной характеристики и затухающие колебания объясняются наличием защитного дросселя в схеме подключения источника основного разряда. Дроссель замедляет рост тока при контракции (коротком замыкании) разряда, позволяя автоматическим выключателям отключить электропитание. Для моделирования переходного процесса применяется переходная характеристика колебательного звена. Произведена фильтрация исходного сигнала для удаления помех, которые не позволяют сразу определить параметры переходной характеристики. Для определения спектра переходной характеристики проведено прямое быстрое преобразование Фурье, вырезаны гармоники вносящие помехи и произведено обратное быстрое преобразование Фурье. По переходной характеристике, полученной после фильтрации, определены параметры моделирующей переходной характеристики. На основе параметров переходной характеристики вычислена передаточная функция лазера с несамостоятельным тлеющим разрядом, что позволяет перейти к расчету оптимального регулятора мощности излучения, обеспечивающего наилучшее качество переходного процесса.