智能化激光功率计制造技术

本实用新型专利技术是一种智能化激光功率计，可用来测量激光器的输出功率。该功率计包括壳体、光电二极管、电路板、支杆、底座等部分。壳体的底端通过支杆固定在底座上，电路板上包括放大器、嵌入式计算机和通信芯片，壳体与电路板围成一空间，在壳体上设置有一开口，光电二极管的接收端正对着该开口处，光电二极管的输出端与电路板上的放大器的输入端相连，放大器的输出端与嵌入式计算机相连，通信芯片和液晶显示屏均与嵌入式计算机相连。该激光功率计在激光测量中，对激光的响应时间大大缩短，同时还具有存储激光功率值、在线显示激光平均功率，通过微机读取存储功率值、也可用于对激光输出功率稳定度进行离线分析与评价。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种智能化激光功率计，可用来测量激光器的输出功率。
技术介绍
激光在日常生活各个领域中有着广泛的应用，如激光扫描、激光打印、激光表演、 激光美容和激光医疗等等。在激光研究和激光应用领域中，激光器输出功率大小对技术人 员和工程师是很重要的参数。尤其是在激光器研究领域，对激光功率的稳定度分析，应实时 记录与保存激光功率的变化。 在一些应用领域中，人们对所需激光的波长和功率有着严格的要求，这就要求功 率计能对各种波长的激光功率进行精确测量。目前一般只能测量单一波长的激光功率，或 者通过更换滤光片和手动换挡的方式来测量多种波长的激光功率。其测量过程繁琐，且测 量精度较低。常见的小功率光电型激光功率计， 一般都利用压电法和干涉法的原理进行设 计。压电法是利用经过斩波器调制的激光照射到一个腔体的吸收窗上，吸收窗上涂有一定 的吸收材料，吸收光转化为热，热量经吸收窗传导到腔体内部，使腔体内空气产生压力，此 压力可由压电传感器转化为电信号，经过放大处理，由此电信号的大小来标明激光功率的 大小。这种方法在测量中的干扰因素比较多，例如吸收材料的性能、空气压力的转化效率等 等，非常容易引起测量误差。干涉法的原理是玻璃被加热时，随温度升高玻璃的厚度和折射 率增加，这种变化可以通过干涉原理检测到，使用一束激光作为探测光线照射到玻璃片的 表面，则探测光线在前表面的反射光线和后表面的反射光线之间产生干涉，由于干涉条纹 的位置和光程差相关，也就是和玻璃片的厚度及折射率相关，所以可以利用此原理测量到 玻璃片厚度及折射率的变化。而当玻璃片被连续功率的激光器加热到足够长的时间后，系 统温度的升高和激光的功率成比例，利用此效应可以设计激光功率探测器。这种方法在实 际测量中缺点是需要一个长的响应时间，使得激光测量的实时性和精确性都有所降低。
技术实现思路
本技术的目的在于克服了现有激光功率计的上述缺陷，提供了一种智能化激 光功率计，该激光功率计在激光测量中，对激光的响应时间大大縮短，并且降低了信号转化 步骤，弥补了目前市面上一般激光功率测量设备的缺陷。同时该功率计还具有存储激光功 率值、在线显示激光平均功率，通过微机读取存储功率值、也可用于对激光输出功率稳定度 进行离线分析与评价，同时还具有体积小便于携带等优点。 为了实现上述目的，本技术采取了如下技术方案。包括壳体2、光电二极管1、 电路板3、液晶显示屏4、电源6、支杆7和底座8。其中壳体2的底端通过支杆7固定在底 座8上。电路板3上包括放大器9、嵌入式计算机10和通信芯片11。壳体与电路板围成一 空间，在壳体上设置有一开口 ，光电二极管的接收端正对着该开口处，光电二极管的输出端 与电路板上的放大器9的输入端相连，放大器的输出端与嵌入式计算机相连，通信芯片11 和液晶显示屏4均与嵌入式计算机相连，电源6为以上各电路部分提供电源，通信芯片的接口 、电源6的接口 、以及液晶显示屏均布置在电路板背向壳体的一面。所述的嵌入式计算机 内置模数转换、数据存储空间和通信接口，通信芯片11和液晶显示屏通过通信接口与嵌入 式计算机相连，实现嵌入式计算机与外部的数据交换。光电二极管将光信号转换为电压信 号，电压信号通过嵌入式计算机内置的模数转换后输入到嵌入式计算机，嵌入式计算机对 该信号进行处理后得到激光平均功率值，并存储在嵌入式计算机内部的存储空间，同时并 将该存储值送至液晶显示屏显示。通过通信芯片与外部进行数据交换的通信口可以改变本 智能化激光功率计调整设备自身的平均测量速度，即通过通信口 ，使用者可以改变智能化 激光功率计两次测量之间的相隔时间。除此以外，使用者也可以通过通信口设置待测激光 的波长，使本智能化激光功率计可以测量宽频谱的激光功率。最后，本智能化激光功率计还 允许使用者调整此设备的工作模式，以此测量和显示不同情况的激光功率值。 与现有功率计相比，本技术具有以下优点 1)本技术的检测元件为光电二极管，其响应时间短，灵敏度高； 2)采用的数据处理器为嵌入式计算机，使得功能智能化、体积小、具有存储数据功能和计算机接口； 3)本技术结构简单、所用器件少、体积小、成本低、功能多以及携带方便，具有 计算机接口和存储功能。在测量方面可适应所有可见光波段，测量速度快慢可以设置，最短 响应时间10nS，检测功率范围0. lmW-99. 9mW，精度0. lmW。内置200KB可编程数据存储空 间，且具有RS232通信功能。附图说明图1激光功率计组成原理图 图2激光功率计背面示意图 图3激光功率计电路图 1、光电二极管，2、壳体，3、电路板，4、液晶显示屏，5、通信接口 ， 6、电源，7、支杆，8、底座。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明 本实施例使用的测量采用光电式，所有功能由嵌入式计算机完成。激光功率计组 成如图1所示。图中各数字所代表的部件分别是壳体2、光电二极管1、电路板3、液晶显 示屏4、计算机通信口 5、电源6、支杆7和底座8。各个部件互相连接形成一个封闭的测量 器件。其中，壳体2的底端通过支杆7固定在底座8上，电路板3上包括放大器9、嵌入式 计算机10和通信芯片ll，壳体与电路板围成一空间，在壳体上设置有一开口，光电二极管 的接收端正对着该开口处，光电二极管的输出端与电路板上的放大器9的输入端相连接， 放大器的输出端与嵌入式计算机相连接，通信芯片11和液晶显示屏4均与嵌入式计算机相 连接，电源6为以上各电路部分提供电源。通信芯片与外部进行数据交换的接口、液晶显示 屏、电源6的接口均布置在电路板背向壳体的一面。 智能化激光功率计的工作过程是以光电信号之间的转换数值为基础，在这个基础 上对其进行数据处理和分析并进行显示。光电二极管1将激光功率转换为光电流，壳体2在光电二极管前形成光栏，壳体里外均涂黑，电路板3内侧有嵌入式计算机(内置AD功能， 采集光电压做模数转换)，液晶显示屏4显示测量平均值和工作模式。通过微机RS232通信 口 5可设置改变激光功率计的工作模式和读取已经保存的功率值。 图2是接收头背面(电路板4的外面)示意图。背面是涂黑电路板3，在电路板外 面有液晶显示屏4， RS232通信接口座(DB9-F)5和电源座6。电路板里面有放大器9、嵌入 式计算机10和通信芯片11。 图3是电路板3的电路原理框图。光电信号经过放大器9放大后进入计算机10做 AD转换。嵌入式计算机选用ATMEL公司所生产的AT89SAM7S128。嵌入式计算机内置模数 转换、数据存储空间和通信接口 ，光电二极管将光信号转换为电压信号，电压信号通过嵌入 式计算机内置的模数转换后输入到嵌入式计算机，嵌入式计算机对该信号进行处理后得到 激光功率值，并存储在嵌入式计算机内部的存储空间，同时并将该存储值送至液晶显示屏4 显示，并通过通信芯片11转换为RS232电平输出。通过通信口，使用者可调整智能化激光 功率计自身的平均测量速度，即通过通信口 ，使用者可以改变智能化激光功率计两次测量 之间的相隔时间。除此以外，使用者也可以通过通信口设置待测激光的波长，使本智能化激 光功率计可以测量宽频谱的激光功率。最后，本智能化激光功率计还允许使用者调整此设 备的工作模式，以此测量和显本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能化激光功率计，其特征在于：包括壳体（２）、光电二极管（１）、电路板（３）、液晶显示屏（４）、电源（６）、支杆（７）和底座（８），其中：壳体（２）的底端通过支杆（７）固定在底座（８）上，所述的电路板（３）上包括放大器（９）、嵌入式计算机（１０）和通信芯片（１１），所述的壳体与电路板围成一空间，在壳体上设置有一开口，光电二极管的接收端正对着该开口处，光电二极管的输出端与电路板上的放大器（９）的输入端相连，放大器的输出端与嵌入式计算机相连，通信芯片（１１）和液晶显示屏（４）均与嵌入式计算机相连，电源（６）为以上各电路部分提供电源，通信芯片的接口、电源（６）的接口、以及液晶显示屏均布置在电路板背向壳体的一面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭月祥，宁可庆，高然，王丽，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]