一種雷射能量檢測裝置的製作方法
2023-09-21 17:53:35
專利名稱：一種雷射能量檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雷射設備，尤其涉及一種雷射能量檢測裝置。
背景技術：
雷射能量檢測方式方法有很多種，根據測試方法的不同，主要有二類，一類是熱電 堆探測方式，另一類是光電探測方式。光電探測方式，目前使用比較多的主要集中于波段為300 - 1200nm之間。此波段 間，光電傳感器探頭比較常見，價格也比較適中，在很多雷射設備中經常可以見到。光電傳 感器比較突出的優點是反應時間快。光電探測方式不足之處其中之一是當波段大於1200nm，如C02雷射設備波長為 10. 6um，極少有此波段的光電傳感器，並且價格超貴，C02雷射設備使用範圍非常之廣，目前 還沒有發現使用此種方法進行能量檢測的。光電探測方式不足之處之二，光電管首先檢測光強，雷射輸出通過分光片，部分激 光再經過衰減片，進入光電探測，光電管有飽和範圍區間，所以當雷射的強度範圍比較大 的，檢測部件需分階斷進行檢測，使檢測部件複雜化。熱電堆探測方式，目前雷射能量器主要採用這種方式。熱電堆探測方式是雷射輸 出的能量在熱電堆上轉化為熱量，熱電堆是由成千上萬熱電偶經微化，組合，排列，特殊材 料和工藝而成，此種熱探測器做到小型化比較貴，反應時間相對於光電傳感器方式速度要慢。C02雷射能量探測器由于波長比較長10. 6um，此波段的光電傳感器市場上很少， 不僅很難買到，價格也超貴，若每臺都增加這樣一個能量監視裝置，是不可接受的。熱電堆雷射能量傳感器，主要採用微型熱電堆(新材料)傳感器，但是此種裝置價 格也比較昂貴，用於小型能量監視作用時，成本幾千元。對於每臺產品都裝置此產品，是不 得於而為之的方法，目前正在尋找新方法新工藝，解決探測能量此方面的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單科學、成本較低的雷射能量檢測 裝置。尤其對于波長小於300nm，波長大於1200nm，雷射輸出能量進行實時探測，以保證終 端能量輸出的穩定性，也可用於終端能量校準，以檢測終端能量是否輸出在規定的範圍內， 一種經濟實用的檢測裝置，也可用於300nm至1200nm波段的探測。本發明為解決上述技術問題採用如下的技術方案
一種雷射能量檢測裝置，包括分光片、濾波片、衰減片、金屬雷射受熱部件、第一熱電阻 板、第二熱電阻板、差分橋式檢測放大電路、積分峰值檢測電路、A/D轉換電路和CPU ；
所述的分光片設置於雷射主光路，所述的分光片、濾波片、衰減片、雷射受熱部件沿檢 測光路順序設置，所述的第一熱電阻板與受熱部件有效傳熱地緊密貼合，所述的第一熱電 阻板、差分橋式檢測放大電路、積分峰值檢測電路、A/D轉換電路和CPU沿電路順序串聯；所述差分橋式檢測放大電路的另一信號輸入口與所述第二熱電阻板電連接，所述的第二熱電 阻板和第一熱電阻板完全相同、具有対稱性。所述的金屬雷射受熱部件最好為氧化鋁板。分光片設置在雷射主光路上，對雷射能量按一定的比例分成ニ束光，可以是99% 左右的能量主光路直接輸出，1%左右雷射能量照射於能量檢測裝置。檢測雷射經過濾波片、 衰減片照射在受熱部件上產生相應熱量。濾光片，可以有選擇的進行光通過，把不必要波長 的光濾除棹。衰減片，用於根據光的強弱進行調節，使能量探測器測試的範圍更寬更廣。受 熱部件將雷射照射產生的熱量傳導給第一熱電阻板，並將雷射能量信號傳入差分橋式檢測 放大電路，同時由於溫升與外界環境溫度有關，要去除外界環境溫度對測量的影響，所以本 發明採用差分橋式測溫法，設置第二熱電阻板接收環境溫度，並將環境溫度信號也傳入差 分橋式檢測放大電路。然後根據單位時間，溫升數值，通過計算得出雷射輸出能量。雷射醫 療和某些雷射エ業對終端能量穩定性有嚴格要求時，需要時時探測雷射能量，若採用本發 明裝置，不僅可以很好的完成即定功能，成本也能得到很好的控制。為方便下一次檢測，熱能要及時的散去，熱電阻處不僅要求熱傳導性能好，不反射 雷射，而且散熱性能也要好，所以金屬雷射受熱部件我們優化選用氧化鋁板，經過精密組 合，構成ー種雷射能量檢測裝置，非常經濟實用，採用此種檢測裝置，使雷射醫療設備和某 些エ業雷射設備需要時時探測能量時，在成本控制上有了很大的突破。雷射經光學處理後，產生熱量，產生溫升，能量的大小就轉化為溫升大小，溫升再 轉化為電信號的變化。通過檢測電信號就可以反應出雷射能量的大小，這是核心。為了增 加熱轉換效率，増加靈敏性，熱電阻前端放置導熱性能好、不反射雷射、吸熱能力強的金屬 材料，由於前面提到為了方便下次測量，散熱性能也要好，這樣會導致雷射能量與溫升不強 烈，靈敏性降低，所以熱電阻板優選採用多隻熱敏電阻串聯，一隻溫升變化小，多隻串聯後， 靈敏度會大大提高，有效解決這ー問題。多隻熱敏電阻串聯，再選擇合適的金屬材料，封裝 在ー塊，構成金屬雷射受熱部件和第一熱電阻板的固化整體部件。本發明設置了ー組同數量同規格熱電阻，不受雷射照射，用於檢測環境溫度，熱電 阻的數量，連接方式方法與測溫升熱電阻要完全一致。ニ路熱電阻具有対稱性，電路連接上 構成橋式電路，差分式輸入，二者的差值即是相應的溫升值。此方法可以檢測更小更靈敏的 信號，可以檢測出微小的雷射能量。另ー個好處是解決了本裝置不受環境溫度的影響。差分橋式檢測放大電路檢測出溫升信號後，需進行放大處理，把微小信號適度放 大。然後再經過積分峰值檢測電路，送入A/D轉換器，CPU數據處理，完成雷射能量的檢測。本發明的雷射能量檢測裝置結構簡單科學、成本低廉。對於各個波長的雷射輸出 能量都可以進行有效的實時探測，以保證終端能量輸出的穩定性，也可用於終端能量校準， 以檢測終端能量是否輸出在規定的範圍內，是ー種經濟實用的檢測裝置。
為讓本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具 體實施方式作詳細說明，其中
圖I是本發明雷射能量檢測裝置的結構示意圖。圖中1.分光片2.濾光片
3.衰減片4.第一熱電阻板
5.第二熱電阻板6.差分橋式檢測放大電路
7.積分峰值檢測電路8.A/D轉換器
9. CPU10.氧化招板
11.雷射輸出兀件。
具體實施例方式圖1示出了一種雷射能量檢測裝置，包括分光片1、濾波片2、衰減片3、氧化鋁板 10 (也可以選用其它金屬雷射受熱部件)、第一熱電阻板4、第二熱電阻板5、差分橋式檢測 放大電路6、積分峰值檢測電路7、A/D轉換電路8和CPU 9 ；
所述的分光片I設置於被測雷射主光路，所述的分光片I、濾波片2、衰減片2、氧化鋁板 10沿檢測光路順序設置，所述的第一熱電阻板4與氧化鋁板10有效傳熱地緊密貼合，所述 的第一熱電阻板4、差分橋式檢測放大電路6、積分峰值檢測電路7、A/D轉換電路8和CPU 9沿電路順序串聯；所述差分橋式檢測放大電路6的另一信號輸入口與所述第二熱電阻板5 電連接，所述的第二熱電阻板5和第一熱電阻板10完全相同、具有對稱性。雷射輸出的能量經分光片I後，有百分之一左右的能量射向能量檢測系統。不同 類型的雷射，雷射的波長不相同，範圍也比較寬，濾光片2主要是濾掉不需要波段的光，提 高測量的準確性。衰減片3，主要是根據光的強弱，可以動態調整衰減倍率，使能量傳感器正 好工作在靈敏區，通過衰減片，還可以增加測量的範圍。氧化鋁不反射雷射，雷射能量照射 在表面，氧化鋁吸引後，轉化為熱，氧化鋁導熱性能好，緊貼氧化鋁處是N個串聯熱電阻形 成的第一熱電阻板4，會形成溫升，轉化為電信號，送給電路系統進行處理，根據對應關係， 就可以反應出雷射能量的大小，監測每束雷射能量，是否在設定能量的範圍之內，達到預定 功能。環境溫度處設置第二熱電阻板5同樣為N個串聯熱電阻，將環境溫度轉化為電信 號輸入差分橋式檢測電路放大電路6，獲得溫升的信號經適當放大處理後，再經積分峰值檢 測電路7，進入A/D轉換器8，送入CPU 9數據處理，完成雷射能量的檢測。輸出的電信號與 雷射能量相對應，免去因環境溫度的不同，造成能量測量的誤差。通過本發明的裝置，可以 很好的完成雷射能量的監測。
權利要求
1.ー種雷射能量檢測裝置，其特徵在於包括分光片、濾波片、衰減片、金屬雷射受熱部件、第一熱電阻板、第二熱電阻板、差分橋式檢測放大電路、積分峰值檢測電路、A/D轉換電路和CPU ； 所述的分光片設置於雷射主光路，所述的分光片、濾波片、衰減片、金屬雷射受熱部件沿檢測光路順序設置，所述的第一熱電阻板與受熱部件有效傳熱地緊密貼合，所述的第一熱電阻板、差分橋式檢測放大電路、積分峰值檢測電路、A/D轉換電路和CPU沿電路順序串聯；所述差分橋式檢測放大電路的另一信號輸入口與所述第二熱電阻板電連接，所述的第ニ熱電阻板和第一熱電阻板的完全相同、具有対稱性。
2.根據權利要求I所述的雷射能量檢測裝置，其特徵在於所述的金屬雷射受熱部件為氧化鋁板。
3.根據權利要求I或2所述的雷射能量檢測裝置，其特徵在於所述的第一、第二熱電阻板採用多隻熱敏電阻串聯。
全文摘要
本發明公開了一種雷射能量檢測裝置，包括分光片、濾波片、衰減片、金屬雷射受熱部件、第一熱電阻板、第二熱電阻板、差分橋式檢測放大電路、積分峰值檢測電路、A/D轉換電路和CPU；所述的分光片設置於雷射主光路，所述的分光片、濾波片、衰減片、雷射受熱部件沿檢測光路順序設置，所述的第一熱電阻板與受熱部件有效傳熱地緊密貼合，所述的第一熱電阻板、差分橋式檢測放大電路、積分峰值檢測電路、A/D轉換電路和CPU沿電路順序串聯；所述差分橋式檢測放大電路的另一信號輸入口與所述第二熱電阻板電連接，所述的第二熱電阻板和第一熱電阻板完全相同、具有對稱性。該雷射能量檢測裝置結構簡單科學、成本低廉，能有效而穩定地實時檢測雷射的能量輸出。
文檔編號G01J1/42GK102661788SQ20121017307
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者賈同飛, 郭順波 申請人:上海奧通雷射技術有限公司