多波長(zhǎng)激光功率檢定儀及其檢定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多波長(zhǎng)激光功率檢定儀及其檢定方法，其中多波長(zhǎng)激光功率檢定儀包括傳感器、儀器主機(jī)和光路鎖定裝置；所述光路鎖定裝置位于待測(cè)激光源與傳感器之間，所述傳感器將待測(cè)激光源發(fā)射的激光功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳送至儀器主機(jī)進(jìn)行處理；多波長(zhǎng)激光功率檢定的檢定方法包括穩(wěn)定性測(cè)試、靈敏度測(cè)試等。本發(fā)明集光機(jī)電一體化；操作方法簡(jiǎn)便，數(shù)字化顯示，準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好；小型化、輕量化適應(yīng)野戰(zhàn)快速檢測(cè)激光器械的功率。
【專利說(shuō)明】多波長(zhǎng)激光功率檢定儀及其檢定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光技術(shù)基礎(chǔ)領(lǐng)域，特別涉及一種多波長(zhǎng)激光功率檢定儀及其檢定方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著激光技術(shù)的不斷進(jìn)步，激光在武器裝備、野戰(zhàn)醫(yī)療設(shè)備等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用日 趨廣泛，為了確保激光設(shè)備的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，必須定期對(duì)其進(jìn)行的質(zhì)量檢測(cè)。激光 功率作為激光器具重要的技術(shù)參數(shù)，其準(zhǔn)確性是衡量激光設(shè)備質(zhì)量性能的主要戰(zhàn)技指標(biāo)， 因此研究一種便攜式、智能化、多波長(zhǎng)激光功率檢定儀顯得尤為重要。
[0003] 國(guó)外很早就在激光功率檢測(cè)方面做了大量的研究工作，而且隨著近幾年傳感器技 術(shù)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(jī)。而我國(guó)由于受材料工 業(yè)和傳感器技術(shù)的制約，以及引進(jìn)整套儀器設(shè)備高額費(fèi)用的限制，與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還有 一定的差距。國(guó)外的大多數(shù)產(chǎn)品都是針對(duì)小功率的激光器械；在國(guó)內(nèi)，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)該類產(chǎn)品 的廠商較少，且準(zhǔn)確度等級(jí)較低，特別是在軍事領(lǐng)域的產(chǎn)品就更少。如該領(lǐng)域的主要生產(chǎn)廠 商美國(guó)MAC公司，其產(chǎn)品在儀器外觀、激光功率檢定儀工藝上雖然有自己的獨(dú)到之處，但所 能測(cè)試的功率比較小，范圍也較窄，隨著激光技術(shù)的不斷進(jìn)步，激光的應(yīng)用功率也在不斷增 大，許多大中功率的軍事激光裝備都難以進(jìn)行檢測(cè)，這在一定程度上限制了其適用的范圍。 此外，激光發(fā)生物質(zhì)種類較多，需要對(duì)多種不同波長(zhǎng)的激光進(jìn)行功率檢測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種功率檢測(cè)范圍 大，不僅可針對(duì)小功率激光器械，也適用于中功率激光設(shè)備，便攜式、智能化、準(zhǔn)確度等級(jí) 高、多波長(zhǎng)激光功率檢定儀。
[0005] 本發(fā)明為解決上述問(wèn)題，具體采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種多波長(zhǎng)激光功率檢定儀，包括傳感器、儀器主機(jī)和光路鎖定裝置；
[0007] 所述光路鎖定裝置固定于待測(cè)激光源與傳感器之間，所述傳感器將待測(cè)激光源發(fā) 射的激光功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳送至儀器主機(jī)；
[0008] 所述儀器主機(jī)，由前置放大電路單元、V - F轉(zhuǎn)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(hào)，進(jìn)行濾波、放大，將信號(hào)輸出至所述V - F轉(zhuǎn) 換電路；所述V - F轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的規(guī)則脈沖信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)處理單元；
[0009] 所述數(shù)據(jù)處理單元，由模擬信號(hào)處理電路和主控CPU組成；
[0010] 其中，所述模擬信號(hào)處理電路，由程控放大單元、脈沖信號(hào)峰值保持電路、調(diào)理電 路和比較器構(gòu)成；所述V - F轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)傳送到程控放大單元，并通過(guò)CPU控 制可程控改變?cè)鲆鎸?shí)現(xiàn)不同量程的轉(zhuǎn)換；所述程控放大單元輸出信號(hào)依次傳送至脈沖信號(hào) 峰值保持電路和調(diào)理電路，經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)最后通過(guò)比較器輸出至CPU中。
[0011] 所述傳感器為插入式熱電偶。
[0012] 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(shè) 置有定距滑動(dòng)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(dòng)模塊上；所述三 棱鏡的兩個(gè)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。
[0013] 所述程控放大單元由程控放大器和其級(jí)聯(lián)的一級(jí)放大電路組成。
[0014] 所述程控放大器的參考端接入自動(dòng)調(diào)零電路，通過(guò)CPU采集參考端信號(hào)實(shí)現(xiàn)電路 零點(diǎn)的自動(dòng)調(diào)整。
[0015] 所述V - F轉(zhuǎn)換電路由LM331集成電路構(gòu)成。
[0016] 所述V - F轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率F。^由以下公式得出：
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種多波長(zhǎng)激光功率檢定儀，其特征在于，包括傳感器、儀器主機(jī)和光路鎖定裝置； 所述光路鎖定裝置固定于待測(cè)激光源與傳感器之間，所述傳感器將待測(cè)激光源發(fā)射的 激光功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳送至儀器主機(jī)； 所述儀器主機(jī)，由前置放大電路單元、V - F轉(zhuǎn)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(hào)，進(jìn)行濾波、放大，將信號(hào)輸出至所述V - F轉(zhuǎn)換電 路；所述V - F轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的規(guī)則脈沖信號(hào)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(hào)處理電路和主控CPU組成； 其中，所述模擬信號(hào)處理電路，由程控放大單元、脈沖信號(hào)峰值保持電路、調(diào)理電路和 比較器構(gòu)成；所述V - F轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)傳送到程控放大單元，并通過(guò)CPU控制可 程控改變?cè)鲆鎸?shí)現(xiàn)不同量程的轉(zhuǎn)換；所述程控放大單元輸出信號(hào)依次傳送至脈沖信號(hào)峰值 保持電路和調(diào)理電路，經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)最后通過(guò)比較器輸出至CPU中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多波長(zhǎng)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(quán)利要求1所述的一種多波長(zhǎng)激光功率檢定儀，其特征在于，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(shè)置有定距滑動(dòng)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(dòng)模塊上；所述三棱鏡的兩個(gè)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。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多波長(zhǎng)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(jí)聯(lián)的一級(jí)放大電路組成；所述程控放大器的參考端接入自動(dòng)調(diào)零電 路，通過(guò)CPU采集參考端信號(hào)實(shí)現(xiàn)電路零點(diǎn)的自動(dòng)調(diào)整。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多波長(zhǎng)激光功率檢定儀，其特征在于，所述V - F轉(zhuǎn)換電 路由LM331集成電路構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多波長(zhǎng)激光功率檢定儀，其特征在于，所述V - F轉(zhuǎn)換電 路的輸出頻率由以下公式得出： F 二 丄 om 2.09V Ri 式中，為V - F轉(zhuǎn)換電路的輸出脈沖信號(hào)的頻率；Vin為V - F轉(zhuǎn)換電路的輸入模擬 電壓；Rs為L(zhǎng)M331芯片的REF引腳與地之間的滑動(dòng)變阻器的短路電阻值成為L(zhǎng)M331芯片的 REF引腳與地之間的滑動(dòng)變阻器的總電阻值；Rt為L(zhǎng)M331芯片的R/C引腳與外接+12V電源 之間的電阻；C t為L(zhǎng)M331芯片的R/C引腳與地之間的電容。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多波長(zhǎng)激光功率檢定儀，其特征在于，所述主控CPU還分 別與圖形點(diǎn)陣LCD和導(dǎo)電橡膠鍵盤(pán)陣列相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的一種多波長(zhǎng)激光功率檢定儀的檢定方法，其特征在于，包 括 (1) 穩(wěn)定性測(cè)試：使用連續(xù)激光器持續(xù)照射5s，以被測(cè)功率計(jì)和監(jiān)視功率計(jì)比值的標(biāo) 準(zhǔn)偏差來(lái)衡量?jī)x器的穩(wěn)定性； (2) 溫度對(duì)靈敏度的影響：保持激光的入射角度不變，改變實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度，使溫度從 0°C到40°C變化，以被測(cè)功率計(jì)和監(jiān)視功率計(jì)的比值來(lái)衡量溫度對(duì)靈敏度的影響，以其中絕 對(duì)值最大者為最終結(jié)果； (3) 入射角對(duì)靈敏度的影響：保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度，改變激光入射角度，使入射光束在不 超過(guò)5°的范圍內(nèi)變化，以被測(cè)功率計(jì)和監(jiān)視功率計(jì)的比值來(lái)衡量入射角對(duì)靈敏度的影響， 以其中絕對(duì)值最大者為最終結(jié)果； (4) 零漂測(cè)試：觀察儀器預(yù)熱10分鐘以后的1小時(shí)內(nèi)的相對(duì)零漂； (5) 面響應(yīng)非均勻性測(cè)試：選擇激光功率檢定儀接受面的中心及相互垂直的兩個(gè)方向 上等間距的四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量； 其中，面響應(yīng)非均勻性的計(jì)算公式為： R - R 5=+ max_min 式中，R_為測(cè)量點(diǎn)中靈敏度的最大值，Rmin為測(cè)量點(diǎn)中靈敏度的最小值； 激光功率檢定儀靈敏度的計(jì)算公式為： R 二^~ Δχ 式中，Λχ是光輻射的輸入增量，Ay是激光功率檢定儀的輸出（電流或電壓）增量； (6) 重復(fù)性試驗(yàn)：觀察同條件重復(fù)測(cè)量結(jié)果的一致性。
【文檔編號(hào)】G01J1/02GK104266751SQ201410546901
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:江玉柱