專利名稱：激光功率探測裝置及其探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光探測裝置及探測方法，尤其是一種激光功率探測裝置及其探 測方法。
背景技術(shù)：
隨著激光工業(yè)的發(fā)展，大功率激光在焊接、切割方面的應(yīng)用日益普及，可是，對幾 百瓦甚至幾千瓦的大功率激光的測量難度卻越來越大?，F(xiàn)有的測量大功率激光的設(shè)備多為 功率計(jì)，其中的接收部件為功率探頭，也即是碳斗，它由內(nèi)腔為圓錐狀的光吸收材料和一個 銅或鋁的熱傳導(dǎo)基底構(gòu)成；功率計(jì)的工作原理是通過碳斗先把激光轉(zhuǎn)換成熱，再將熱轉(zhuǎn)換 成可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的電信號。雖然目前常用的功率計(jì)其標(biāo)稱的測量范圍可達(dá)幾百瓦，甚至 上千瓦，但是，這種功率計(jì)卻存在著難以克服的缺陷，首先，在測量激光功率時，碳斗極易受 損，從而導(dǎo)致測量不再準(zhǔn)確，因此連續(xù)工作的時間不能過長，其原因是碳斗需要充分地吸收 激光才能進(jìn)行有效地探測，而過高功率激光的連續(xù)照射卻極易損傷碳斗的探測面；其次，需 附帶體積龐大的制冷設(shè)備，以對碳斗進(jìn)行有效的冷卻，這不但使其體積過大，且使用也不方 便，測量的成本也高；再次，僅能測量激光的功率，而不能同時測量激光的脈沖數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的欠缺之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體 積小，可連續(xù)測量激光的功率和脈沖數(shù)且使用方便的激光功率探測裝置。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題為提供一種激光功率探測裝置的探測方法。為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為激光功率探測裝置包括位于待 測激光光路上的光探測部件，特別是，所述待測激光與所述光探測部件間置有衰減器，所述衰減器由兩片白寶石玻璃鏡 片構(gòu)成，其中，第一白寶石玻璃鏡片位于所述待測激光的光路上，且與待測激光的光路呈45 度角設(shè)置，第二白寶石玻璃鏡片位于第一白寶石玻璃鏡片的反射光路上，且其鏡面與待測 激光的光路相平行，所述光探測器位于所述第一白寶石玻璃鏡片背面的第二白寶石玻璃鏡 片的反射光路上；所述光探測部件由光功率探測器和光脈沖探測器組成，所述光功率探測器和光脈 沖探測器的輸出端均與數(shù)據(jù)處理部件的輸入端電連接，用于將光功率探測器和光脈沖探測 器輸出的模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量和對其進(jìn)行處理，以獲得待測激光的功率值和脈沖數(shù)。作為激光功率探測裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的第一白寶石玻璃鏡片和第二白寶石 玻璃鏡片的厚度均為3mm ；所述的光功率探測器為型號為IP 1025的功率探頭；所述的光脈 沖探測器為型號為OPT 1025的快速光電管；所述的數(shù)據(jù)處理部件由依次電連接的模數(shù)轉(zhuǎn) 換器、單片機(jī)和顯示器構(gòu)成；所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為型號為TLC 549的集成電路塊；所述的單 片機(jī)為型號為DSP 2407的16位單片機(jī)；所述的顯示器為液晶顯示屏。為解決本發(fā)明的另一個技術(shù)問題，所采用的另一個技術(shù)方案為激光功率探測裝置的探測方法包括接收光探測部件的模擬量信號，特別是探測方法包含以下步驟將光功率探測器的模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量數(shù)據(jù)，并按時間1秒取其均值后，送 往顯示器輸出；自光脈沖探測器接收到首個待測激光的信號開始記數(shù)，并按時間1秒結(jié)算接收到 的激光信號數(shù)目，將其換算成脈沖數(shù)后，送往顯示器輸出。作為激光功率探測裝置的探測方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的待測激光的功率值和待 測激光的脈沖數(shù)均為0. 5秒顯示一次。相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，其一，采用在待測激光與光探測部件間設(shè)置由兩 片白寶石玻璃鏡片構(gòu)成的衰減器，衰減器中的一片白寶石玻璃鏡片與待測激光的光路呈45 度角后置于其光路上，另一片白寶石玻璃鏡片位于前一白寶石玻璃鏡片的反射光路上，且 其鏡面與待測激光的光路相平行，光探測器位于前一白寶石玻璃鏡片背面的另一白寶石玻 璃鏡片的反射光路上的結(jié)構(gòu)，既使進(jìn)入光探測部件的待測激光的能量大大地衰減了，經(jīng)多 次測試，其衰減后的能量僅為原能量的萬分之五，長時間地連續(xù)測量也不會對后續(xù)的光探 測部件造成損傷，又有著適用的光波波段寬達(dá)4500nm的優(yōu)勢，還因白寶石玻璃的溫度系數(shù) 小，使其工作非常的穩(wěn)定，確保了能量測量的精確度和穩(wěn)定性，更不用對光探測部件進(jìn)行冷 卻，簡化了整機(jī)的結(jié)構(gòu)、減小了體積和降低了測量的成本，使對激光能量的測量變得方便快 捷；其二，由光功率探測器和光脈沖探測器共同組成的光探測部件，以及光功率探測器和光 脈沖探測器的輸出端均與數(shù)據(jù)處理部件的輸入端電連接，使其不僅能測量激光的能量，也 可同時測得激光的脈沖數(shù)，拓展了整機(jī)測量的種類和提升了性能；其三，探測方法科學(xué)、實(shí) 用，輸出的測量結(jié)果除符合慣例之外，還直觀、醒目。作為有益效果的進(jìn)一步體現(xiàn)，一是兩片白寶石玻璃鏡片的厚度均優(yōu)選為3mm，使其 既滿足了衰減的需要，又工作穩(wěn)定；二是光功率探測器優(yōu)選為型號為IP1025的功率探頭， 光脈沖探測器優(yōu)選為型號為0PT1025的快速光電管，完全滿足了常規(guī)測量時所需；三是數(shù) 據(jù)處理部件優(yōu)選由依次電連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和顯示器構(gòu)成，其中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器優(yōu) 選為型號為TLC549的集成電路塊，單片機(jī)優(yōu)選為型號為DSP2407的16位單片機(jī)，在完全勝 任處理測量能量和脈沖數(shù)數(shù)據(jù)的前提下，具有較高的性價比；四是顯示器優(yōu)選為液晶顯示 屏，實(shí)用且價廉。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。圖1是本發(fā)明探測裝置的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明探測方法的基本流程示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，待測激光1與光探測部件4間置有由兩片白寶石玻璃鏡片構(gòu)成的衰減 器。衰減器中的第一白寶石玻璃鏡片3位于待測激光1的光路上，且與待測激光1的光路 呈45度角設(shè)置，第二白寶石玻璃鏡片2位于第一白寶石玻璃鏡片3的反射光路上，且其鏡 面與待測激光1的光路相平行；其中，第一白寶石玻璃鏡片3和第二白寶石玻璃鏡片2的厚 度均為3mm。光探測器4位于第一白寶石玻璃鏡片3背面的第二白寶石玻璃鏡片2的反射光路上。光探測部件4由光功率探測器和光脈沖探測器組成，光功率探測器和光脈沖探測 器的輸出端均與數(shù)據(jù)處理部件5的輸入端電連接；其中，光功率探測器為型號為IP1025的 功率探頭，光脈沖探測器為型號為0PT1025的快速光電管，數(shù)據(jù)處理部件5由依次電連接的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和顯示器構(gòu)成，其中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為型號為TLC549的集成電路塊，單 片機(jī)為型號為DSP2407的16位單片機(jī)，顯示器為液晶顯示屏，用于將光功率探測器和光脈 沖探測器輸出的模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量和對其進(jìn)行處理，以獲得待測激光1的功率值和 脈沖數(shù)。參見圖2，使用時，只需將衰減器和光探測部件4按圖1所示與待測激光1的光路 大致對準(zhǔn)即可。此時，本發(fā)明的激光功率探測裝置將分別自動地將光功率探測器的模擬量 信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量數(shù)據(jù)，并按時間1秒取其均值后，送往顯示屏顯示激光的功率值；以及自 光脈沖探測器接收到首個待測激光的信號開始記數(shù)，并按時間1秒結(jié)算接收到的激光信號 數(shù)目，將其換算成脈沖數(shù)后，送往顯示屏顯示激光的脈沖數(shù)值。在顯示待測激光1的功率值 和待測激光1的脈沖數(shù)值時，本發(fā)明的激光功率探測裝置是按照每0. 5秒顯示一次的。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的激光功率探測裝置及其探測方法進(jìn)行各 種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于 本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種激光功率探測裝置，包括位于待測激光(1)光路上的光探測部件(4)，其特征在于所述待測激光(1)與所述光探測部件(4)間置有衰減器，所述衰減器由兩片白寶石玻璃鏡片構(gòu)成，其中，第一白寶石玻璃鏡片(3)位于所述待測激光(1)的光路上，且與待測激光(1)的光路呈45度角設(shè)置，第二白寶石玻璃鏡片(2)位于第一白寶石玻璃鏡片(3)的反射光路上，且其鏡面與待測激光(1)的光路相平行，所述光探測器(4)位于所述第一白寶石玻璃鏡片(3)背面的第二白寶石玻璃鏡片(2)的反射光路上；所述光探測部件(4)由光功率探測器和光脈沖探測器組成，所述光功率探測器和光脈沖探測器的輸出端均與數(shù)據(jù)處理部件(5)的輸入端電連接，用于將光功率探測器和光脈沖探測器輸出的模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量和對其進(jìn)行處理，以獲得待測激光(1)的功率值和脈沖數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光功率探測裝置，其特征是第一白寶石玻璃鏡片(3)和第 二白寶石玻璃鏡片(2)的厚度均為3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光功率探測裝置，其特征是光功率探測器為型號為IP 1025的功率探頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光功率探測裝置，其特征是光脈沖探測器為型號為OPT 1025的快速光電管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光功率探測裝置，其特征是數(shù)據(jù)處理部件(5)由依次電連 接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和顯示器構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光功率探測裝置，其特征是模數(shù)轉(zhuǎn)換器為型號為TLC549 的集成電路塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光功率探測裝置，其特征是單片機(jī)為型號為DSP2407的 16位單片機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光功率探測裝置，其特征是顯示器為液晶顯示屏。
9.一種權(quán)利要求1所述激光功率探測裝置的探測方法，包括接收光探測部件的模擬量 信號，其特征在于探測方法包含以下步驟將光功率探測器的模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量數(shù)據(jù)，并按時間1秒取其均值后，送往顯 示器輸出；自光脈沖探測器接收到首個待測激光的信號開始記數(shù)，并按時間1秒結(jié)算接收到的激 光信號數(shù)目，將其換算成脈沖數(shù)后，送往顯示器輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光功率探測裝置的探測方法，其特征是待測激光的功率 值和待測激光的脈沖數(shù)均為0. 5秒顯示一次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光功率探測裝置及其探測方法。裝置為待測激光(1)與光探測部件(4)間置有由兩片白寶石玻璃鏡片構(gòu)成的衰減器，其中的第一白寶石玻璃鏡片(3)與待測激光(1)的光路呈45度角并置于其上，第二白寶石玻璃鏡片(2)位于第一片的反射光路上，且其鏡面與待測激光(1)光路相平行，光探測器(4)位于第一片背面的第二片的反射光路上，由光功率探測器和光脈沖探測器組成的光探測器(4)的輸出端均與數(shù)據(jù)處理部件(5)的輸入端電連接；方法為分別對光功率探測器和光脈沖探測器輸出的信號進(jìn)行處理后，將獲得的功率值和脈沖數(shù)送顯示器。它的結(jié)構(gòu)簡單、體積小，可連續(xù)測量激光功率和脈沖數(shù)且使用方便，可用于大功率激光的測量。
文檔編號G01J1/00GK101881654SQ20091011673
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者付毅賓, 吳先友, 張飛軍, 江海河 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所