基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統的製作方法
2023-05-27 15:32:56
專利名稱：基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於雷射輻射器檢測技術領域，涉及一種基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統。
背景技術：
由於雷射輻射器獨特的光學性能在國防軍事領域有重要的應用價值，如雷射測距、照射，雷射制導，雷射雷達等。雷射的應用離不開產生雷射的裝置——雷射輻射器。衡量雷射器優劣的主要性能指標，例如能量、功率和光束質量等，對其應用是至關重要的。因此，需要對雷射器的主要性能指標進行精確的測量和分析。在實際應用中關心的是有多少能量聚焦到焦平面一定範圍內，或者有多少能量能 夠傳輸到一定距離處或空間範圍內。比如雷射測距機的最大測距能力豐要取決於傳輸到靶目標上的雷射功率密度，目標上功率密度不僅與雷射器輸出的功率有關，而且在很大程度上取決於雷射束的光束質量。雷射發射功率相同的條件下，光束質量越好，目標處光束越集中，雷射功率密度越大，測距機的測距能力越強；反之則越差。所以，在實際雷射產品生產中，需要快速、準確測量雷射輻射器的主要性能指標，以檢測雷射器件是否達到設計和應用要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統，能測量出反映雷射器輻射器優劣的主要性能指標，例如能量、功率、光束質量、光軸穩定性和偏差
坐寸ο該基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統，包括同步單元、衰減單元、光軸穩定性和偏角測試單元、時間量測試單元、能量測試單元、電源單元、光束性能測試單元、雷射輻射器組件以及測控計算機；其中電源單元分別與測控計算機、雷射輻射器組件連接，雷射福射器組件的輸出與同步單元的輸入連接，同步單元的輸出與衰減單元的輸入連接，衰減單元的輸出分別與光軸穩定性和偏角測試單元、時間量測試單元、能量測試單元、光束性能測試單元的輸入連接，光軸穩定性和偏角測試單元、時間量測試單元、能量測試單元、光束性能測試單元的輸出與測控計算機連接；同步單元提供整個測試系統的時間基準，衰減單元完成輸入光能和探測器動態範圍的匹配，光軸穩定性和偏角測試單元通過CCD測量輻射器的多次雷射發射的光軸穩定性和光軸偏差，時間量測試單元完成編碼精度及脈衝波形的測試，能量測試單元完成雷射輻射能量的測量，光束性能測試單元完成雷射光束性能的各項測試，電源單元提供雷射輻射器和測試計算機的供電。上述單元排布在防震基準平臺上。本發明的有益效果I、標準接口平臺提供統一的測試軟體標準接口和連接平臺，採用專用於測控領域的LabVIEW軟體進行開發。
2、高度靈活性可以容納任何ATE系統配置，可快速的更換夾具或被測對象。3、高度可靠性測試系統可以插拔上千次。4、高度集成性可在同一測試系統中集成幾套甚至是上百套測試設備。5、高度同步性利用PXI機箱背板的同步觸發時鐘可測試系統中嚴格進行同步、同時以及實時在線測試。6、最低的整體使用費用在測試系統的使用壽命內，提供最低的連接費用。
圖I為本發明基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統硬體組成框圖；圖2為本發明基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統模塊組成示意圖；圖3為雷射輻射器光軸穩定性和偏角測量光路圖；圖4為基於虛擬儀器的硬體結構層次圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明的技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。本發明的系統整體按模塊化設計，各自具有獨立的功能，以方便系統的安裝、調試、維護、擴展等。光軸穩定性和偏角測試單元中輻射器光軸穩定性測量光路圖如3所示，測量由CCD成像系統完成。該單元由準直物鏡、CCD接收系統等組成，安裝在精密調整基座上。分別測量雷射輻射器多次發射雷射的光斑中心在CCD靶面的位置，求出多個位置的偏差量Λ X、Ay，根據透鏡的焦距Γ可求出光軸穩定性的角度偏差Λ θχ、Λ 0y:
權利要求
1.基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統，其特徵在於包括同步單元、衰減單元、光軸穩定性和偏角測試單元、時間量測試單元、能量測試單元、電源單元、光束性能測試單元、雷射輻射器組件以及測控計算機；其中電源單元分別與測控計算機、雷射輻射器組件連接，雷射輻射器組件的輸出與同步單元的輸入連接，同步單元的輸出與衰減單元的輸入連接，衰減單元的輸出分別與光軸穩定性和偏角測試單元、時間量測試單元、能量測試單元、光束性能測試單元的輸入連接，光軸穩定性和偏角測試單元、時間量測試單元、能量測試單元、光束性能測試單元的輸出與測控計算機連接；同步單元提供整個測試系統的時間基準，衰減單元完成輸入光能和探測器動態範圍的匹配，光軸穩定性和偏角測試單元通過CCD測量輻射器的多次雷射發射的光軸穩定性和光軸偏差，時間量測試單元完成編碼精度及脈衝波形的測試，能量測試單元完成雷射輻射能量的測量，光束性能測試單元完成雷射光束性能的各項測試，電源單元提供雷射輻射器和測試計算機的供電。
2.如權利要求I所述的基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統，其特徵在於光軸穩定性和偏角測試單元中輻射器光軸穩定性測量由準直物鏡、CCD接收系統組成，安裝在調整基座上；分別測量雷射輻射器多次發射雷射的光斑中心在CCD靶面的位置，求出多個位置的偏差量AX、A y，根據透鏡的焦距f'可求出光軸穩定性的角度偏差A 0x、A 0y: =^0.=^0=^2+6)；2Ui ■' f' . f'I' 光軸為光斑最密集的中心，利用質心法測量一段時間內的雷射光斑質心AXi、Ayi,然後將Ayi、Ayi由小到大排序並代入上式求解雷射發射光軸的穩定性。
3.如權利要求I或2所述的基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統，其特徵在於時間量測試單元包括脈衝波形和編碼精度測試，採用快速響應探頭+示波器+頻率計的形式，通過分光系統反射鏡漏光取樣進行測量，採用光電二極體將光脈衝信號轉換成電脈衝用寬帶傳輸線將電脈衝信號輸送到高帶寬示波器和頻率計上，進行數據處理，實時顯示並計算出脈衝波形、寬度、重複頻率時間量，數字示波器和頻率計和測控計算機連接，用於測量數據的獲取。
4.如權利要求I或2所述的基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統，其特徵在於上述各單元排布在防震基準平臺上。
全文摘要
本發明提供一種基於虛擬儀器的雷射輻射器綜合性能檢測系統，能測量出反映雷射器輻射器優劣的主要性能指標。包括同步單元、衰減單元、光軸穩定性和偏角測試單元、時間量測試單元、能量測試單元、電源單元、光束性能測試單元、雷射輻射器組件以及測控計算機；其中同步單元提供整個測試系統的時間基準，衰減單元完成輸入光能和探測器動態範圍的匹配，光軸穩定性和偏角測試單元通過CCD測量輻射器的多次雷射發射的光軸穩定性和光軸偏差，時間量測試單元完成編碼精度及脈衝波形的測試，能量測試單元完成雷射輻射能量的測量，光束性能測試單元完成雷射光束性能的各項測試，電源單元提供雷射輻射器和測試計算機的供電。
文檔編號G01M11/02GK102706541SQ201210201429
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月15日 優先權日2012年6月15日
發明者武兆斌, 邢冀川 申請人:北京理工大學