多波長激光功率檢定儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多波長激光功率檢定儀，包括安傳感器、儀器主機和光路鎖定裝置；所述光路鎖定裝置固定于待測激光源與傳感器之間，所述傳感器將待測激光源發(fā)射的激光功率信號轉換為電信號，并傳送至儀器主機。本實用新型集光機電一體化；操作方法簡便，數(shù)字化顯示，準確度高、穩(wěn)定性好；小型化、輕量化適應野戰(zhàn)快速檢測激光器械和設備的功率。
【專利說明】多波長激光功率檢定儀

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及激光技術基礎領域，特別涉及一種多波長激光功率檢定儀。

【背景技術】
[0002] 隨著激光技術的不斷進步，激光在武器裝備、野戰(zhàn)醫(yī)療設備等軍事領域的應用日 趨廣泛，為了確保激光設備的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，必須定期對其進行的質量檢測。激光 功率作為激光器具重要的技術參數(shù)，其準確性是衡量激光設備質量性能的主要戰(zhàn)技指標， 因此研究一種便攜式、智能化、多波長激光功率檢定儀顯得尤為重要。
[0003] 國外很早就在激光功率檢測方面做了大量的研究工作，而且隨著近幾年傳感器技 術的發(fā)展，在數(shù)字化、智能化、高精度等方面已經(jīng)取得了很好的成績。而我國由于受材料工 業(yè)和傳感器技術的制約，W及引進整套儀器設備高額費用的限制，與發(fā)達國家的水平還有 一定的差距。國外的大多數(shù)產品都是針對小功率的激光器械；在國內，開發(fā)和生產該類產品 的廠商較少，且準確度等級較低，特別是在軍事領域的產品就更少。如該領域的主要生產廠 商美國MC公司，其產品在儀器外觀、激光功率檢定儀工藝上雖然有自己的獨到之處，但所 能測試的功率比較小，范圍也較窄，隨著激光技術的不斷進步，激光的應用功率也在不斷增 大，許多大中功率的軍事激光裝備都難W進行檢測，該在一定程度上限制了其適用的范圍。 此外，激光發(fā)生物質種類較多，需要對多種不同波長的激光進行功率檢測。 實用新型內容
[0004] 本實用新型所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的不足，提出了一種功率檢測 范圍大，不僅可針對小功率激光器械，也適用于中功率激光設備，便攜式、智能化、準確度等 級高、多波長激光功率檢定儀。
[0005] 本實用新型為解決上述問題，具體采用W下技術方案：
[0006] 一種多波長激光功率檢定儀，包括安傳感器、儀器主機和光路鎖定裝置；
[0007] 所述光路鎖定裝置固定于待測激光源與傳感器之間，所述傳感器將待測激光源發(fā) 射的激光功率信號轉換為電信號，并傳送至儀器主機；
[0008] 所述光路鎖定裝置包括鋼性底座、模擬光束發(fā)射器和H棱鏡，所述鋼性底座上設 置有定距滑動模塊，所述模擬光束發(fā)射器、H棱鏡和傳感器固定在同一滑動模塊上；H棱鏡 的兩個直角邊分別垂直于模擬光束發(fā)射器和激光源發(fā)射的光束；
[0009] 所述儀器主機，由前置放大電路單元、V - F轉換電路和數(shù)據(jù)處理單元組成；所述 前置放大電路單元接收傳感器輸出的電信號，進行濾波、放大，將信號輸出至所述V - F轉 換電路；所述V -F轉換電路產生的規(guī)則脈沖信號輸出至數(shù)據(jù)處理單元；
[0010] 所述數(shù)據(jù)處理單元，由模擬信號處理電路和主控CPU組成；
[0011] 其中，所述模擬信號處理電路，由程控放大單元、脈沖信號峰值保持電路、調理電 路和比較器構成；所述V - F轉換電路產生的脈沖信號傳送到程控放大單元，并通過CPU控 制可程控改變增益實現(xiàn)不同量程的轉換；所述程控放大單元輸出信號依次傳送至脈沖信號 峰值保持電路和調理電路，經(jīng)過處理的信號最后通過比較器輸出至CPU中。
[0012] 所述傳感器為插入式熱電偶。
[0013] 所述程控放大單元由程控放大器和其級聯(lián)的一級放大電路組成。
[0014] 所述程控放大器的參考端接入自動調零電路，通過CPU采集參考端信號實現(xiàn)電路 零點的自動調整。
[001引所述V - F轉換電路由LM331集成電路構成。
[0016] 所述V-F轉換電路的輸出頻率Fwt由W下公式得出：
[0017] ^街= 2.:;;,.. . ;>'('，
[001引式中，F(xiàn)"t為V - F轉換電路的輸出脈沖信號的頻率；Vh為V - F轉換電路的輸入 模擬電壓化為LM331芯片的REF引腳與地之間的滑動變阻器的短路電阻值化為LM331芯 片的REF引腳與地之間的滑動變阻器的總電阻值；Rt為LM331芯片的R/C引腳與外接+12V 電源之間的電阻；Ct為LM331芯片的R/C引腳與地之間的電容。
[0019] 所述主控CPU還分別與圖形點陣LCD和導電橡膠鍵盤陣列相連。
[0020] 本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：
[002。 1)在硬件上采用插入式熱電偶技術，實現(xiàn)了光電轉化，提高了信號的靈敏度和穩(wěn) 定性。
[0022] 2)采用V-F轉化電路和LM331集成電路，保證了電壓的頻率轉化，使輸出脈沖信 號的頻率精確的正比于輸入電壓，提高了測量數(shù)據(jù)的準確性。
[0023] 3)設計了激光輸出鎖定裝置，使得激光輸出終端與測量儀器間相對位置可W調 整、固定，保證了光路的一致性，確保了檢測的安全性和準確性；
[0024] 4)實現(xiàn)了對多種不同波長的激光進行功率檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[00巧]圖1是本實用新型的整體結構框圖；
[0026] 圖2是本實用新型的儀器主機結構框圖；
[0027] 圖3是本實用新型的光路鎖定裝置示意圖；
[0028] 圖4是本實用新型的V-F轉換電路圖。
[0029] 其中，1、激光源；2、鋼性底座；3、傳感器；4、模擬光束發(fā)射器；5、H棱鏡；6、滑動模 塊。

【具體實施方式】
[0030] 如圖1所示，一種多波長激光功率檢定儀，包括安傳感器、儀器主機和光路鎖定裝 置；
[0031] 所述光路鎖定裝置固定于待測激光源與傳感器之間，所述傳感器將待測激光源發(fā) 射的激光功率信號轉換為電信號，并傳送至儀器主機。
[0032] 如圖2所示，所述儀器主機，由前置放大電路單元、V - F轉換電路和數(shù)據(jù)處理單 元組成；所述前置放大電路單元接收傳感器輸出的電信號，進行濾波、放大，將信號輸出至 所述V - F轉換電路；所述V - F轉換電路產生的規(guī)則脈沖信號輸出至數(shù)據(jù)處理單元；
[0033] 所述數(shù)據(jù)處理單元，由模擬信號處理電路和主控CPU組成；
[0034] 其中，所述模擬信號處理電路，由程控放大單元、脈沖信號峰值保持電路、調理電 路和比較器構成；所述V - F轉換電路產生的脈沖信號傳送到程控放大單元，并通過CPU控 制可程控改變增益實現(xiàn)不同量程的轉換；所述程控放大單元輸出信號依次傳送至脈沖信號 峰值保持電路和調理電路，經(jīng)過處理的信號最后通過比較器輸出至CPU中。
[00巧]所述程控放大單元由程控放大器和其級聯(lián)的一級放大電路組成。
[0036] 所述程控放大器的參考端接入自動調零電路，通過CPU采集參考端信號實現(xiàn)電路 零點的自動調整。
[0037] 所述傳感器為插入式熱電偶，其原理為；利用吸收體將激光福射能轉換為熱能，再 將熱信號轉換為電信號；其具體工作過程為：當激光作用于激光功率檢定儀接收表面時， 引起接收面局部溫度升高，形成接收面與熱沉之間的溫度梯度，在接收面與熱沉之間放置 熱電偶，由于溫度梯度的存在，在熱電偶兩端（冷端與熱端）形成電勢差，同時熱流由溫度 較高的接收面向溫度較低的熱沉流動，隨著溫度梯度的增加熱流增大，當入射功率引起溫 度升高的速率與傳導引起的溫度降低的速率達到平衡時，接收面與熱沉之間的溫度梯度保 持恒定，此時功率激光功率檢定儀處于平衡狀態(tài)，溫度梯度正比于入射激光功率，因此通過 測量熱電偶兩端的電勢差，既得到入射激光功率的定量描述。
[0038] 如圖3所示，所述光路鎖定裝置包括鋼性底座2、模擬光束發(fā)射器4和H棱鏡5,所 述鋼性底座2上設置有定距滑動模塊6,所述模擬光束發(fā)射器4、H棱鏡5和傳感器3固定 在同一滑動模塊6上；所述H棱鏡5的兩個直角邊分別垂直于模擬光束發(fā)射器4和激光源 1發(fā)射的光束；
[0039] 所述光路鎖定裝置原理是；通過模擬激光束來判斷激光輸出終端與激光功率檢定 儀之間相對位置，由于被測激光設備不會發(fā)射模擬光束，模擬光束發(fā)射器也不可能與激光 設備輸出終端的位置完全重合，必然帶來位移誤差；因此，利用光路的可逆性，從激光功率 檢定儀端發(fā)出模擬光束，然后調整激光功率檢定儀位置，若模擬光束射在激光設備的輸出 端口上，那么從激光設備輸出終端射出的激光必然也會照射在激光功率檢定儀上。
[0040] 所述主控CPU還分別于圖形點陣LCD和導電橡膠鍵盤陣列相連，分別用來顯示簡 單圖形不同字體的文本和通過鍵盤菜單選擇控制整個儀表；
[0041] 所述主控CPU采用化ilips公司的P89C51畑2,該單片機兼容通用的8051系列單 片機，并在片內集成了 64陸EPROM和768字節(jié)RAM,從而優(yōu)化了外圍電路結構，提高了系統(tǒng)的 集成度和可靠性。
[004引如圖4所示，所述V - F轉換電路由LM331集成電路構成，保證了電壓的頻率轉化， 使輸出脈沖信號的頻率精確的正比于輸入電壓，提高了測量數(shù)據(jù)的準確性。
[0043] 所述V - F轉換電路的輸出頻率Fwt由W下公式得出：
[0044]

【權利要求】
1. 一種多波長激光功率檢定儀，其特征在于，包括安傳感器、儀器主機和光路鎖定裝 置； 所述光路鎖定裝置固定于待測激光源與傳感器之間，所述傳感器將待測激光源發(fā)射的 激光功率信號轉換為電信號，并傳送至儀器主機； 所述光路鎖定裝置包括鋼性底座、模擬光束發(fā)射器和三棱鏡，所述鋼性底座上設置有 定距滑動模塊，所述模擬光束發(fā)射器、三棱鏡和傳感器固定在同一滑動模塊上；三棱鏡的兩 個直角邊分別垂直于模擬光束發(fā)射器和激光源發(fā)射的光束； 所述儀器主機，由前置放大電路單元、V - F轉換電路和數(shù)據(jù)處理單元組成；所述前置 放大電路單元接收傳感器輸出的電信號，進行濾波、放大，將信號輸出至所述V - F轉換電 路；所述V - F轉換電路產生的規(guī)則脈沖信號輸出至數(shù)據(jù)處理單元； 所述數(shù)據(jù)處理單元，由模擬信號處理電路和主控CPU組成； 其中，所述模擬信號處理電路，由程控放大單元、脈沖信號峰值保持電路、調理電路和 比較器構成；所述V - F轉換電路產生的脈沖信號傳送到程控放大單元，并通過CPU控制可 程控改變增益實現(xiàn)不同量程的轉換；所述程控放大單元輸出信號依次傳送至脈沖信號峰值 保持電路和調理電路，經(jīng)過處理的信號最后通過比較器輸出至CPU中。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種多波長激光功率檢定儀，其特征在于，所述傳感器為插 入式熱電偶。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種多波長激光功率檢定儀，其特征在于，所述程控放大單 元由程控放大器和其級聯(lián)的一級放大電路組成。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種多波長激光功率檢定儀，其特征在于，所述程控放大器 的參考端接入自動調零電路，通過CPU采集參考端信號實現(xiàn)電路零點的自動調整。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種多波長激光功率檢定儀，其特征在于，所述V - F轉換電 路由LM331集成電路構成。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種多波長激光功率檢定儀，其特征在于，所述V - F轉換電 路的輸出頻率由以下公式得出：
式中，為V - F轉換電路的輸出脈沖信號的頻率；Vin為V - F轉換電路的輸入模擬 電壓；Rs為LM331芯片的REF引腳與地之間的滑動變阻器的短路電阻值；氏為LM331芯片的 REF引腳與地之間的滑動變阻器的總電阻值；Rt為LM331芯片的R/C引腳與外接+12V電源 之間的電阻；Ct為LM331芯片的R/C引腳與地之間的電容。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種多波長激光功率檢定儀，其特征在于，所述主控CPU還分 別與圖形點陣LCD和導電橡膠鍵盤陣列相連。
【文檔編號】G01J1/42GK204154386SQ201420597503
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權日:2014年10月15日
【發(fā)明者】江玉柱, 井賽, 孫旭, 吳洋, 崔友軍, 張拓, 張康, 李興東 申請人:江玉柱