CN102661788B - 一种激光能量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光能量检测装置，包括分光片、滤波片、衰减片、金属激光受热部件、第一热电阻板、第二热电阻板、差分桥式检测放大电路、积分峰值检测电路、A/D转换电路和CPU；所述的分光片设置于激光主光路，所述的分光片、滤波片、衰减片、激光受热部件沿检测光路顺序设置，所述的第一热电阻板与受热部件有效传热地紧密贴合，所述的第一热电阻板、差分桥式检测放大电路、积分峰值检测电路、A/D转换电路和CPU沿电路顺序串联；所述差分桥式检测放大电路的另一信号输入口与所述第二热电阻板电连接，所述的第二热电阻板和第一热电阻板完全相同、具有对称性。该激光能量检测装置结构简单科学、成本低廉，能有效而稳定地实时检测激光的能量输出。

Description

一种激光能量检测装置

技术领域

本发明涉及一种激光设备，尤其涉及一种激光能量检测装置。

背景技术

激光能量检测方式方法有很多种，根据测试方法的不同，主要有二类，一类是热电堆探测方式，另一类是光电探测方式。

光电探测方式，目前使用比较多的主要集中于波段为300－1200nm之间。此波段间，光电传感器探头比较常见，价格也比较适中，在很多激光设备中经常可以见到。光电传感器比较突出的优点是反应时间快。

光电探测方式不足之处其中之一是当波段大于1200nm，如CO2激光设备波长为10.6um，极少有此波段的光电传感器，并且价格超贵，CO2激光设备使用范围非常之广，目前还没有发现使用此种方法进行能量检测的。

光电探测方式不足之处之二，光电管首先检测光强，激光输出通过分光片，部分激光再经过衰减片，进入光电探测，光电管有饱和范围区间，所以当激光的强度范围比较大的，检测部件需分阶断进行检测，使检测部件复杂化。

热电堆探测方式，目前激光能量器主要采用这种方式。热电堆探测方式是激光输出的能量在热电堆上转化为热量，热电堆是由成千上万热电偶经微化，组合，排列，特殊材料和工艺而成，此种热探测器做到小型化比较贵，反应时间相对于光电传感器方式速度要慢。

CO2激光能量探测器由于波长比较长10.6um，此波段的光电传感器市场上很少，不仅很难买到，价格也超贵，若每台都增加这样一个能量监视装置，是不可接受的。

热电堆激光能量传感器，主要采用微型热电堆（新材料）传感器，但是此种装置价格也比较昂贵，用于小型能量监视作用时，成本几千元。对于每台产品都装置此产品，是不得于而为之的方法，目前正在寻找新方法新工艺，解决探测能量此方面的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单科学、成本较低的激光能量检测装置。尤其对于波长小于300nm，波长大于1200nm，激光输出能量进行实时探测，以保证终端能量输出的稳定性，也可用于终端能量校准，以检测终端能量是否输出在规定的范围内，一种经济实用的检测装置，也可用于300nm至1200nm波段的探测。

本发明为解决上述技术问题采用如下的技术方案：

一种激光能量检测装置，包括分光片、滤波片、衰减片、金属激光受热部件、第一热电阻板、第二热电阻板、差分桥式检测放大电路、积分峰值检测电路、A/D转换电路和CPU；

所述的分光片设置于激光主光路，所述的分光片、滤波片、衰减片、激光受热部件沿检测光路顺序设置，所述的第一热电阻板与受热部件有效传热地紧密贴合，所述的第一热电阻板、差分桥式检测放大电路、积分峰值检测电路、A/D转换电路和CPU沿电路顺序串联；所述差分桥式检测放大电路的另一信号输入口与所述第二热电阻板电连接，所述的第二热电阻板和第一热电阻板完全相同、具有对称性。

所述的金属激光受热部件最好为氧化铝板。

分光片设置在激光主光路上，对激光能量按一定的比例分成二束光，可以是99%左右的能量主光路直接输出，1%左右激光能量照射于能量检测装置。检测激光经过滤波片、衰减片照射在受热部件上产生相应热量。滤光片，可以有选择的进行光通过，把不必要波长的光滤除掉。衰减片，用于根据光的强弱进行调节，使能量探测器测试的范围更宽更广。受热部件将激光照射产生的热量传导给第一热电阻板，并将激光能量信号传入差分桥式检测放大电路，同时由于温升与外界环境温度有关，要去除外界环境温度对测量的影响，所以本发明采用差分桥式测温法，设置第二热电阻板接收环境温度，并将环境温度信号也传入差分桥式检测放大电路。然后根据单位时间，温升数值，通过计算得出激光输出能量。激光医疗和某些激光工业对终端能量稳定性有严格要求时，需要时时探测激光能量，若采用本发明装置，不仅可以很好的完成即定功能，成本也能得到很好的控制。

为方便下一次检测，热能要及时的散去，热电阻处不仅要求热传导性能好，不反射激光，而且散热性能也要好，所以金属激光受热部件我们优化选用氧化铝板，经过精密组合，构成一种激光能量检测装置，非常经济实用，采用此种检测装置，使激光医疗设备和某些工业激光设备需要时时探测能量时，在成本控制上有了很大的突破。

激光经光学处理后，产生热量，产生温升，能量的大小就转化为温升大小，温升再转化为电信号的变化。通过检测电信号就可以反应出激光能量的大小，这是核心。为了增加热转换效率，增加灵敏性，热电阻前端放置导热性能好、不反射激光、吸热能力强的金属材料，由于前面提到为了方便下次测量，散热性能也要好，这样会导致激光能量与温升不强烈，灵敏性降低，所以热电阻板优选采用多只热敏电阻串联，一只温升变化小，多只串联后，灵敏度会大大提高，有效解决这一问题。多只热敏电阻串联，再选择合适的金属材料，封装在一块，构成金属激光受热部件和第一热电阻板的固化整体部件。

本发明设置了一组同数量同规格热电阻，不受激光照射，用于检测环境温度，热电阻的数量，连接方式方法与测温升热电阻要完全一致。二路热电阻具有对称性，电路连接上构成桥式电路，差分式输入，二者的差值即是相应的温升值。此方法可以检测更小更灵敏的信号，可以检测出微小的激光能量。另一个好处是解决了本装置不受环境温度的影响。

差分桥式检测放大电路检测出温升信号后，需进行放大处理，把微小信号适度放大。然后再经过积分峰值检测电路，送入A/D转换器，CPU数据处理，完成激光能量的检测。

本发明的激光能量检测装置结构简单科学、成本低廉。对于各个波长的激光输出能量都可以进行有效的实时探测，以保证终端能量输出的稳定性，也可用于终端能量校准，以检测终端能量是否输出在规定的范围内，是一种经济实用的检测装置。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明激光能量检测装置的结构示意图。

图中：

1. 分光片 2. 滤光片

3. 衰减片 4.第一热电阻板

5. 第二热电阻板 6. 差分桥式检测放大电路

7. 积分峰值检测电路 8. A/D转换器

9. CPU 10. 氧化铝板

11. 激光输出元件。

具体实施方式

图1示出了一种激光能量检测装置，包括分光片1、滤波片2、衰减片3、氧化铝板10（也可以选用其它金属激光受热部件）、第一热电阻板4、第二热电阻板5、差分桥式检测放大电路6、积分峰值检测电路7、A/D转换电路8和CPU 9；

所述的分光片1设置于被测激光主光路，所述的分光片1、滤波片2、衰减片2、氧化铝板10沿检测光路顺序设置，所述的第一热电阻板4与氧化铝板10有效传热地紧密贴合，所述的第一热电阻板4、差分桥式检测放大电路6、积分峰值检测电路7、A/D转换电路8和CPU 9沿电路顺序串联；所述差分桥式检测放大电路6的另一信号输入口与所述第二热电阻板5电连接，所述的第二热电阻板5和第一热电阻板10完全相同、具有对称性。

激光输出的能量经分光片1后，有百分之一左右的能量射向能量检测***。不同类型的激光，激光的波长不相同，范围也比较宽，滤光片2主要是滤掉不需要波段的光，提高测量的准确性。衰减片3，主要是根据光的强弱，可以动态调整衰减倍率，使能量传感器正好工作在灵敏区，通过衰减片，还可以增加测量的范围。氧化铝不反射激光，激光能量照射在表面，氧化铝吸引后，转化为热，氧化铝导热性能好，紧贴氧化铝处是N个串联热电阻形成的第一热电阻板4，会形成温升，转化为电信号，送给电路***进行处理，根据对应关系，就可以反应出激光能量的大小，监测每束激光能量，是否在设定能量的范围之内，达到预定功能。

环境温度处设置第二热电阻板5同样为N个串联热电阻，将环境温度转化为电信号输入差分桥式检测电路放大电路6，获得温升的信号经适当放大处理后，再经积分峰值检测电路7，进入A/D转换器8，送入CPU 9数据处理，完成激光能量的检测。输出的电信号与激光能量相对应，免去因环境温度的不同，造成能量测量的误差。通过本发明的装置，可以很好的完成激光能量的监测。

Claims (3)

1.一种激光能量检测装置，其特征在于：包括分光片、滤波片、衰减片、金属激光受热部件、第一热电阻板、第二热电阻板、差分桥式检测放大电路、积分峰值检测电路、A/D转换电路和CPU；

所述的分光片设置于激光主光路，所述的分光片、滤波片、衰减片、金属激光受热部件沿检测光路顺序设置，所述的第一热电阻板与受热部件有效传热地紧密贴合，所述的第一热电阻板、差分桥式检测放大电路、积分峰值检测电路、A/D转换电路和CPU沿电路顺序串联；所述差分桥式检测放大电路的另一信号输入口与所述第二热电阻板电连接，所述的第二热电阻板和第一热电阻板的完全相同、具有对称性。

2.根据权利要求1所述的激光能量检测装置，其特征在于：所述的金属激光受热部件为氧化铝板。

3.根据权利要求1或2所述的激光能量检测装置，其特征在于：所述的第一、第二热电阻板采用多只热敏电阻串联。