CN113375795B - 一种激光能量计热损失补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光能量计热损失补偿方法，包括以下步骤：（1）测量分束镜在该角度下的分束比a；（2）测量反射光的功率值P 1；（3）按照公式P 2=P 1/a，预估透射光功率；（4）计算激光最长出光时间t max；（5）将能量计数据采集装置工作频率设为f，找出测量中的最大温差ΔT max，并测量每个时刻的温差ΔT 1/f，ΔT 2/f ，ΔT 3/f …ΔT n/f ；（6）测量每次激光精确的出光时间t及每次出光的光率P，t<t max；（7）利用公式E 测=P*n/f计算n/f时刻激光能量得到的标准激光能量，E n/f测；（8）利用r=E 1/f测/ΔT 1/f 计算能量计系数r；（9）计算不同温度下的热损失；（10）进行二项式Q=d*ΔT max 2拟合；（11）测量每个时刻的温差ΔT 1/f，ΔT 2/f ，ΔT 3/f …ΔT n/f ，并按Q n/f =d*ΔT n/f 2，计算Q 1/f ，Q 2/f ，Q 3/f …Q n/f ，按照公式计算激光能量。

Description

一种激光能量计热损失补偿方法
技术领域
本发明涉及一种激光能量计热损失补偿方法，属于激光领域。
背景技术
量热式激光能量计通过测量激光照射能量计前后的温差ΔT，按照公式，对激光能量进行测量。但是测量长脉冲激光能量的时候，能量计的热损失会对测量结果产生较大的影响。所以需要对激光能量计的固有热损失特性进行测量，并进行相应的补偿。
目前，激光能量计热损失补偿方法是通过测量能量计的时间常数，按照公式进行补偿。详见论文《体系收激光能量损失补偿方法研究》。具体方法是，利用已知能量的激光脉冲照射能量计探头，利用数据采集装置对能量计探头中的测温传感器的数据进行长时间采集，通过能量计冷却阶段的曲线进行数据拟合得到能量计的时间常数。并将得到的时间常数作为一个参量，按照牛顿加热曲线方程补偿到每个时刻数据采集装置得到的温度中。最终得到激光能量计中温度传感器的最大温度变化△Tmax，并按照公式E＝cm△Tmax计算激光能量。
目前激光能量计的热损失补偿方法需要测量能量计各个部件的重量，及各个部件的比热容。并且对各个环节的测量精度要求较高，比较适合计量基准探测器的研制。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种激光能量计热损失补偿方法，减少热损失补偿所需测量变量数量，降低热损失补偿的技术要求，以不同大小的激光能量作为标准，通过测量能量计不同温度下的激光能量计的热损失，直接对激光能量计进行热损失补偿。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种激光能量计热损失补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)测量分束镜在该角度下的分束比a，a为反射光与投射光的功率比值；
(2)打开激光利用激光功率及出光时间监测装置测量反射光的功率值P1；
(3)按照公式P2＝P1/a，预估透射光功率；
(4)根据激光能量计设计的量程，按照公式t＝E/P2计算激光最长出光时间tmax，E为激光能量计设计的量程；
(5)将能量计数据采集装置工作频率设为f，找出测量中的最大温差ΔTmax，激光能量计用的是热电堆每个采样点的电压就对应着一个温度差，找到电压最大的地方就相当于找到了温差最大的时刻，温差是指的每个时刻的温度与测量前的温度差，激光能量计是通过测量温差来计算激光能量，找出最大温差就相当于找到了激光的能量，并测量每个时刻的温差ΔT1/f，ΔT2/f，ΔT3/f………ΔTn/f，温差为能量计初始温度与激光照射能量计后的温度；n指的是第n次采样点n/f就是第n次采样点的时间，n对应着温差最大的采样点。
(6)通过激光功率及出光时间监测装置测量每次激光精确的出光时间t及每次出光的光率P，t<tmax；
(7)利用公式E测＝P*n/f计算n/f时刻激光能量得到的标准激光能量，En/f测；
(8)利用r＝E1/f测/ΔT1/f计算能量计系数r；
(9)按照公式Q＝P*n/f-r*ΔTn/f计算不同温度下的热损失Q1/f，Q2/f，Q3/f………Qn/f；
(10)将Q1/f，Q2/f，Q3/f………Qn/f对ΔT1/f，ΔT2/f，ΔT3/f………ΔTn/f，n为采样点的个数，进行二项式Q＝d*ΔTmax 2拟合，d是通过拟合得到的系数，并将曲线拟合公式存入软件，备用；
(11)将能量计数据采集装置工作频率设为f1，并对未知激光能量进行测量，找出测量中的最大温差ΔTmax，并测量温差最大点之前的每个时刻的温差 l为温度最大点之间的采样个数，并按Q＝d*ΔTmax 2，计算/> 按照公式/>计算激光能量。
有益效果：本发明的激光能量计热损失补偿方法，利用连续激光在一定时间内的出光精确模拟出光能量，结合长脉冲激光能量计采样频率固定的特点，直接计算出激光器不同温差下的热损失，进行热补偿。在满足商用激光能量计精度的要求下，极大的减少了激光能量计热损失补偿的测量参数，更合适条件有限的情况下商用激光能量计热损失补偿。
具体实施方式
1)测量分束镜在该角度下的分束比a＝0.3。
2)打开激光利用激光功率及出光时间监测装置测量反射光的功率值P1＝30W。
3)按照公式P2＝P1/a，预估透射光功率P2＝100W。
4)根据激光能量计的设计的量程，按照公式t＝E设/P2计算激光最长出光时间tmax＝30s。
5)将能量计数据采集装置工作频率设为f＝100Hz，找出测量中的最大温差ΔTmax＝10℃，并测量每个时刻的温差ΔT1/f，ΔT2/f，ΔT3/f………ΔTn/f。
6)通过激光功率及出光时间监测装置测量每次激光精确的出光时间t＝20s及每次出光的光率P＝101W。
7)利用公式E测＝P×n/f计算n/f时刻激光能量得到的标准激光能量，En/f测。
8)利用r＝E1/f测/ΔT1/f计算能量计系数r＝3。
9)按照公式Q＝P*n/f-r*ΔT3f计算不同温度下的热损失Q1/f，Q2/f，Q3/f………Qn/f。
10)将Q1/f，Q2/f，Q3/f………Qn/f对ΔT1/f，ΔT2/f，ΔT3/f………ΔTn/f，进行二项式Q＝d*ΔTmax 2拟合，并将曲线拟合公式存入软件，备用。
11)将能量计数据采集装置工作频率设为f1，并对未知激光能量进行测量，找出测量中的最大温差ΔTmax，并测量温差最大点之前的每个时刻的温差 并按Q＝d*ΔTmax 2，计算/>按照公式计算激光能量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种激光能量计热损失补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)测量分束镜在该角度下的分束比a，a为反射光与投射光的功率比值；
(2)打开激光器，利用激光功率及出光时间监测装置测量反射光的功率值P1；
(3)按照公式P2＝P1/a，预估透射光功率；
(4)根据激光能量计设计的量程，按照公式t＝E设/P2计算激光最长出光时间tmax，E设为激光能量计设计的量程；
(5)将能量计数据采集装置工作频率设为f，找出测量中的最大温差ΔTmax，并测量温差最大点之前的每个时刻的温差ΔT1/f，ΔT2/f，ΔT3/f………ΔTn/f；
(6)通过激光功率及出光时间监测装置测量每次激光精确的出光时间t及每次出光的光率P，t<tmax；
(7)利用公式E测＝P*n/f计算n/f时刻激光能量得到的标准激光能量，En/f测；
(8)利用r＝E1/f测/ΔT1/f计算能量计系数r；
(9)按照公式Q＝P*n/f-r*ΔTn/f计算不同温度下的热损失Q1/f，Q2/f，Q3/f………Qn/f；
(10)将Q1/f，Q2/f，Q3/f………Qn/f对ΔT1/f，ΔT2/f，ΔT3/f………ΔTn/f，进行二项式Q＝d*ΔTmax 2拟合，d是通过拟合得到的系数，并将曲线拟合公式存入软件，备用；
(11)将能量计数据采集装置工作频率设为f1，并对未知激光能量进行测量，找出测量中的最大温差ΔTmax，并测量温差最大点之前的每个时刻的温差 并按Q＝d*ΔTmax 2，计算/>按照公式计算激光能量。
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量热式激光能量计热损失系数测定方法的研究;吴遥;黎高平;于帅;吴磊;;应用光学(第03期);第398-402页 *

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