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《北京石油化工学院》 2018年
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激光晶体生长炉高精度晶体称重装置研究与设计

左海涛  
【摘要】:激光晶体重量的精确测量是激光晶体生长过程中的关键性环节,激光晶体等径控制通过测量晶体重量来间接计算直径,利用晶体重量的变化率有效控制晶体生长直径。针对激光晶体生长过程中的机械振动、电机提拉和旋转运动、电气信号干扰、生长炉温度变化、气体流动以及激光晶体生长固熔界面张力波动等影响因素导致晶体重量测量不准确的问题,对激光晶体称重装置进行研究和设计。主要从称重装置机械结构设计、称重电子单元设计等两个方面对高精度称重装置进行研究与设计。在称重机械结构设计中,考虑称重装置对称重过程稳定性和精密性的要求,设计了一种基于上称重提拉法的悬臂梁式秤架结构,通过受力分析验证了结构设计的可行性,并对称重结构进行有限元分析,验证了称重机械结构设计的合理性。称重电子单元实现数据采集、数据处理和人机交互。对称重信号的测量过程中,采用具备三阶温度系数和非线性数字补偿功能的前端信号处理电路,对称重电桥输出的微弱信号进行放大、补偿处理,校准模拟输出信号;在软件数据滤波处理上,设计了基于冒泡排序的中位值均值滤波算法,对重量数据进行滤波处理,以克服干扰,保证称重装置的精确性与稳定性;称重装置采用虚拟仪器的核心设计思想,设计了人机系统,通过人机交互界面实现称重装置的自动操作,数据库的设计方便了过程数据的存储与查询。实际系统测试表明,该称重装置能够实现晶体重量的精确测量,称重量程1000g,分辨率0.01g,最大允许误差优于0.1g,满足晶体称重要求。将称重装置应用于激光晶体的实际生长,晶体在等径生长阶段控制均匀,友好的人机交互界面操作方便,应用效果良好。
【学位授予单位】:北京石油化工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O78;TH715.1

【参考文献】
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