激光器电源运行监测系统及运行监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光器电源运行监测系统及其方法。该激光器电源运行监测系统包括测量单元(1)、脉冲输出单元(2)、信号转换单元(3)；信号转换单元(3)的输入端连接被监测的激光器电源(8)，信号转换单元(3)的输出端与测量单元(1)的输入端连接，测量单元(1)的输出端与脉冲输出单元(2)的输入端连接，脉冲输出单元(2)的输出端与被监测的激光器电源(8)连接。本发明专利技术采用了高压隔离采样的技术方案，可以适应准分子激光器高压、高频的工作方式。高频的工作方式。高频的工作方式。

【技术实现步骤摘要】
激光器电源运行监测系统及运行监测方法


[0001]本专利技术涉及一种激光器电源运行监测系统，同时也涉及相应的运行监测方法，属于激光器


技术介绍

[0002]在准分子激光器中，激光器内的高压脉冲电源(简称为激光器电源)是以高压、高频方式进行工作的。通常，激光器电源的瞬间功率可达几十千瓦以上，电压可达几千伏以上甚至可达几万伏，频率可达几千赫兹，而且激光器电源的输出电压，一般是从0伏直接跳变到几千伏或上万伏，保持时间一般只有几微秒至几十微秒，因此要求激光器电源的运行监测系统必须具有很高的响应速度和计算速度。同时，由于被监测的激光器电源均工作在高电压和大功率工况下，如果在监测工作中发生故障，极易造成设备着火、冷却水泄露、有毒气体泄露等危险情况，因此要求该运行监测系统必须具有高可靠性和安全性。
[0003]在现有技术中，激光器电源的运行监测工作一般是由人工采用示波器、信号发生器、高压探头等相关设备实现的，监测全过程需要由工作人员在现场监测操作及处理发生的问题，因此监测工作的安全性和可靠性，以及工作效率等方面都存在需要改进的地方。为此，在申请号为201910777176.0的中国专利申请中，公开了一种用于脉冲激光平均功率准实时监测的高速采集电路，包括有光电二极管D1、可变电阻器R1、运算放大器U1、RMS
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DC转换器U2和微控制器U3，光电二极管D1的阴极与直流电源正极连接，光电二极管D1的阳极、可变电阻器R1的可调端均与运算放大器U1的反相输入端连接，运算放大器U1的输出端与RMS
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DC转换器U2输入端连接，RMS
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DC转换器U2的输出端与微控制器U3的ADC模块连接。该技术方案利用运算放大器实现电信号的稳定传输，利用RMS
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DC转换器把激光脉冲的波动转换成直流信号利用微控制器对输入的功率信号进行高速采样，实现在光电检测过程中对激光平均功率的准实时监测、控制、纠正和标定。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种激光器电源运行监测系统。
[0005]本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种激光器电源运行监测方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用下述的技术方案：
[0007]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种激光器电源运行监测系统，包括测量单元、脉冲输出单元、信号转换单元；所述信号转换单元的输入端连接被监测的激光器电源，所述信号转换单元的输出端与所述测量单元的输入端连接，所述测量单元的输出端与所述脉冲输出单元的输入端连接，所述脉冲输出单元的输出端与被监测的激光器电源连接；
[0008]所述测量单元根据被监测的激光器电源的频率特征，控制所述脉冲输出单元发出触发脉冲信号至所述激光器电源，所述激光器电源8接收到触发脉冲信号后开始充放电；所述信号转换单元定时采集所述激光器电源的反馈信号；其中，所述信号转换单元包括电阻分压隔离模块，所述电阻分压隔离模块通过差分输入方式实现与被监测的激光器电源不共
地，以实现运行监测过程中的安全隔离。
[0009]其中较优地，所述电阻分压隔离模块包括电阻分压电路；所述电阻分压电路中，第三电阻和第一电容、第四电阻与第二电容分别构成位于正、负极的RC滤波器，用于滤除输入信号的毛刺。
[0010]其中较优地，所述电阻分压电路中，第三可调电阻、第七电阻及第三电容组成位于正极的可调滤波器；第四可调电阻、第八电阻及第八电容组成位于负极的可调滤波器；其中，所述第三电容和所述第八电容的数量可变。
[0011]其中较优地，通过调节所述第三可调电阻和/或所述第四可调电阻的阻值，并选择预定数量的所述第三电容和/或所述第八电容，以滤除输入信号的毛刺。
[0012]其中较优地，所述激光器电源输出的反馈信号的正、负级分别连接到高压正极输入端子和高压负极输入端子，分别通过位于正极的第一电阻、第五电阻、第九电阻组成的通路和位于负极的第二电阻、第六电阻、第十电阻组成的通路进行电阻分压，分压后将反馈信号变成低电压信号输入到差分放大电路中。
[0013]其中较优地，所述差分放大电路包括第一高速电压反馈放大器、第二高速电压反馈放大器、第三高速电压反馈放大器，以及第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻，以及第十三电容和第十四电容；其中，第一高速电压反馈放大器的同相输入端与电阻分压电路的正极输出端连接，第一高速电压反馈放大器的反相输入端与第十二电阻的另一端及第十一电阻连接，第十一电阻的另一端与第二高速电压反馈放大器的反相输入端及第十三电阻连接，第二高速电压反馈放大器的同相输入端与电阻分压电路的负极输出端连接；第一高速电压反馈放大器的输出端与第十三电容及第十四电阻连接，第十三电容的另一端与接地端连接，第十四电阻的另一端与第三高速电压反馈放大器的同相输入端连接；第二高速电压反馈放大器的输出端与第十四电容及第十五电阻连接，第十四电容的另一端与接地端连接，第十五电阻的另一端与第三高速电压反馈放大器的反相输入端连接，第三高速电压反馈放大器的输出端与差分放大电路输出端连接。
[0014]其中较优地，所述第十三电容和所述第十四电容为陶瓷电容，用于消除第一高速电压反馈放大器、第二高速电压反馈放大器的输出阻抗不匹配引起的震荡。
[0015]其中较优地，所述激光器电源运行监测系统还包括存储单元、通信单元和数据处理单元；其中，所述测量单元分别与所述存储单元及所述通信单元连接，所述通信单元与所述数据处理单元连接；
[0016]所述信号转换单元将所述反馈信号传送至所述测量单元，所述测量单元将反馈信号的数据存入存储单元中；所述通信单元将反馈信号的数据发送至所述数据处理单元，由所述数据处理单元进行监测数据分析。
[0017]其中较优地，所述激光器电源运行监测系统还包括声光报警单元；所述声光报警单元与所述测量单元连接，当激光器电源发生故障时在单脉冲内停止触发脉冲信号，并发出声光报警信号。
[0018]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种激光器电源运行监测方法，基于上述激光器电源运行监测系统实现，包括如下步骤：
[0019](1)被监测的激光器电源上电，所述激光器电源运行监测系统上电；
[0020](2)测量单元发出控制命令，控制脉冲输出单元发出触发脉冲信号至被监测的激
光器电源；
[0021](3)被监测的激光器电源接收到触发脉冲信号后开始充放电，同时启动定时器；
[0022](4)当到达预定的信号采样时间时，信号转换单元开始采集被监测的激光器电源的反馈信号；当信号采样成功时，转入下一步骤；当信号采样失败时，转入步骤(8)；
[0023](5)所述激光器电源运行监测系统完成了设定次数的采样监测后，信号转换单元将所采集的反馈信号传送至测量单元；
[0024](6)所述测量单元将接收到的反馈信号的数据存入存储单元中；
[0025](7)当监测工作需要进行监测数据分析时，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器电源运行监测系统，其特征在于包括测量单元(1)、脉冲输出单元(2)、信号转换单元(3)；所述信号转换单元(3)的输入端连接被监测的激光器电源(8)，所述信号转换单元(3)的输出端与所述测量单元(1)的输入端连接，所述测量单元(1)的输出端与所述脉冲输出单元(2)的输入端连接，所述脉冲输出单元(2)的输出端与被监测的激光器电源(8)连接；所述测量单元(1)根据被监测的激光器电源(8)的频率特征，控制所述脉冲输出单元(2)发出触发脉冲信号至所述激光器电源(8)，所述激光器电源(8)接收到触发脉冲信号后开始充放电；所述信号转换单元(3)定时采集所述激光器电源(8)的反馈信号；其中，所述信号转换单元(3)包括电阻分压隔离模块(31)，所述电阻分压隔离模块(31)通过差分输入方式实现与被监测的激光器电源不共地，以实现运行监测过程中的安全隔离。2.如权利要求1所述的激光器电源运行监测系统，其特征在于：所述电阻分压隔离模块(31)包括电阻分压电路；所述电阻分压电路中，第三电阻和第一电容、第四电阻与第二电容分别构成位于正、负极的RC滤波器，用于滤除输入信号的毛刺。3.如权利要求1所述的激光器电源运行监测系统，其特征在于：所述电阻分压隔离模块(31)包括电阻分压电路；所述电阻分压电路中，第三可调电阻、第七电阻及第三电容组成位于正极的可调滤波器；第四可调电阻、第八电阻及第八电容组成位于负极的可调滤波器；其中，所述第三电容和所述第八电容的数量可变。4.如权利要求3所述的激光器电源运行监测系统，其特征在于：通过调节所述第三可调电阻和/或所述第四可调电阻的阻值，并选择预定数量的所述第三电容和/或所述第八电容，以滤除输入信号的毛刺。5.如权利要求1所述的激光器电源运行监测系统，其特征在于：所述激光器电源(8)输出的反馈信号的正、负级分别连接到高压正极输入端子和高压负极输入端子，分别通过位于正极的第一电阻、第五电阻、第九电阻组成的通路和位于负极的第二电阻、第六电阻、第十电阻组成的通路进行电阻分压，分压后将反馈信号变成低电压信号输入到差分放大电路中。6.如权利要求5所述的激光器电源运行监测系统，其特征在于：所述差分放大电路包括第一高速电压反馈放大器、第二高速电压反馈放大器、第三高速电压反馈放大器，以及第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻，以及第十三电容和第十四电容；其中，第一高速电压反馈放大器的同相输入端与电阻分压电路的正极输出端连接，第一高速电压反馈放大器的反相输入端与第十二电阻的另一端及第十一电阻连接，第十一电阻的另一端与第二高速电压反馈放大器的反相输入端及第十三电阻连接，第二高速电压反馈放大器的同相输入端与电阻分压电路的负极输出端连接；第一高速电压反馈放大器的输出端与第十三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学，徐向宇，曹沛，江锐，
申请(专利权)人：北京科益虹源光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：