CN107782534B - 一种激光报警器低温探测能力测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光报警器低温探测能力测试系统，包括测试仪主体、工控机和低温箱，激光报警器放置在低温箱内，工控机控制测试仪主体输出不同功率密度的激光；测试仪主体包括外壳、控制模块、激光发生模块、激光功率调节模块和激光分路模块；控制模块用于控制测试用脉冲激光的输出及功率密度的调节；激光发生模块用于发出测试用脉冲激光；激光功率调节模块用于调节脉冲激光的功率密度；激光分路模块将激光功率调节模块射出的激光分为多路输出至激光报警器；本发明可以同时对多个激光报警器的低温探测能力进行测试评估，并且能够测试激光报警器对不同功率密度激光的探测能力，重量轻，操作简便，特别适用于大批量激光报警器的低温探测能力测试。

Description

一种激光报警器低温探测能力测试系统

技术领域

本发明属于激光设备检测技术领域，更具体地，涉及一种激光报警器低温探测能力测试系统。

背景技术

激光报警器作为激光武器已普遍应用于现代战场，为了适应战场的低温环境，需要激光报警器在-40℃低温下仍具备良好的探测能力，且随着现代战场上对激光报警器需求量的增大，越来越需要一种能够同时测试多个激光报警器低温探测能力的仪器。传统的激光报警器探测能力测试仪存在以下不足：一是传统的激光报警器探测能力测试仪一次只能测试一个激光报警器，探测效率低；二是传统的激光报警器探测能力测试仪均在常温下进行测试，且探测功率范围小，不利于对激光报警器进行大功率密度范围的检测。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种激光报警器低温探测能力测试系统，该测试系统能够同时对多个激光报警器的低温探测能力进行批量测试，并且能够测试激光报警器对不同功率密度激光的探测能力，解决了传统的激光报警器测试仪一次只能测试一个激光报警器，探测效率低，探测功率密度范围小的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种激光报警器低温探测能力测试系统，包括测试仪主体、工控机和低温箱，测试仪主体及工控机放置在光学平台上，激光报警器放置在低温箱内，测试仪主体在工控机的控制下发出不同功率密度的激光，并将激光分为多路输出；测试仪主体包括控制模块、激光发生模块、激光功率调节模块和激光分路模块；

控制模块用于接收工控机发送的控制信号，激光发生模块用于在控制模块的控制下发出测试用脉冲激光；

激光功率调节模块包括多个衰减单元，用于在控制模块的控制下对多个衰减单元进行组合以对激光发生模块发出的脉冲激光进行光学衰减，以输出不同功率密度的激光；

激光分路模块用于将激光功率调节模块输出的激光分为多路分别输出至多个激光报警器。

优选的，上述测试系统，其测试仪主体还包括外壳；

外壳包括固定盒，及设置在固定盒底部的底板，激光发生模块和激光功率调节模块固定在底板上；

控制模块采用控制板组件实现，控制板组件包括控制板，及安装在固定盒底部的控制板支架；控制板固定在控制板支架上，用于实现对脉冲激光的控制，包括控制激光输出、脉冲重复频率、脉冲宽度及输出激光功率的调节；

激光发生模块为光纤激光器，光纤激光器安装在底板上，用于发出测试激光报警器的脉冲激光；

激光功率调节模块为衰减片切换靶轮，衰减片切换靶轮包括至少一组衰减片旋转组件、与衰减片旋转组件数量匹配的光耦侧支架和带座光耦，以及底座；衰减片旋转组件和光耦侧支架均固定在底座上；带座光耦设置在光耦侧支架上，用于对衰减片旋转组件进行初始定位；衰减片旋转组件包括多个不同衰减倍率的衰减单元，激光发生模块发出的脉冲激光通过不同衰减单元时受到不同强度的光学衰减；

激光分路模块包括分路器和至少两个准直镜组件，分路器设置在固定盒上与面板组件相对的侧面上，分路器将激光功率调节模块出射的激光分成至少两路输出，准直镜组件设置在固定盒的顶部，分路器输出的激光分别通过准直镜组件进入各激光报警器。

优选的，上述测试系统，其衰减片旋转组件还包括旋转盘、光耦挡片、光耦、光耦座、固定板、驱动装置和电机底座；

驱动装置用于为衰减片旋转组件提供动力源；电机底座固定在底座上，固定板垂直安装在电机底座上，固定板的一侧装设旋转盘，光耦座与旋转盘同侧设置在电机底座上，光耦设置在光耦座上；

旋转盘上开有通孔，衰减单元按照透过率的高低次序粘接在旋转盘的通孔上，用于对激光功率进行衰减；光耦挡片均匀分布在旋转盘的圆周外侧，每两个通孔间设置一个光耦挡片，其中一个光耦挡片和带座光耦配合使用，以确定旋转盘零位，其它光耦挡片用于对每个衰减单元进行精确定位。

优选的，上述测试系统，其衰减单元为衰减片-30或衰减片-20或衰减片-10或衰减片-5中的任一种，或几种的组合。

优选的，上述测试系统，其激光功率调节模块还包括分别放置在衰减片切换靶轮两侧的光纤准直镜和准直扩束镜；光纤准直镜通过支架固定在底板上，用于将光纤激光器发射的脉冲激光准直成一束平行激光；准直扩束镜通过扩束镜支架固定在底板上，用于衰减片切换靶轮输出激光的准直扩束。

优选的，上述测试系统，其控制模块还包括电源、面板组件和滤波器；电源设置在固定盒的前侧面，用于将外部电源的交流供电转换为测试仪主体各模块所需的不同电压的直流电；面板组件设置于固定盒的侧面上，包括面板、220V交流输入插座、DB9插座和电源开关，测试仪主体通过DB9插座与工控机建立通讯连接；滤波器放置在固定盒底部，用于滤除电路中不必要的交流成份和谐波，使直流电更加平稳。

优选的，上述测试系统，其准直镜组件包括准直镜、准直镜支板和准直镜固定框，准直镜放置在准直镜固定框中，用于激光会聚；准直镜与准直镜固定框相接触的部位设有准直镜支板，并用螺钉将准直镜支板止紧，以固定准直镜。

优选的，上述测试系统，其光纤准直镜的镜体上设有衬套支架和镜架，衬套支架用于对光纤准直镜进行保护和夹持，镜架用于光纤准直镜的精密耦合调整。

优选的，上述测试系统，其驱动装置包括步进电机和电机驱动器，电机驱动器安装在衰减片组底座上，步进电机安装在固定板的另一侧；

优选的，上述测试系统，其外壳还包括盖板，用于对测试仪主体内部组件的防护，便于调试及后续的检修维护；

固定盒底部下侧设有支撑座及包裹于支撑座外部的橡胶套，用于支撑测试仪主体，防止滑动并减少磨损。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的激光报警器低温探测能力测试系统，通过分路器将测试用激光分成多路输出，再通过对应的准直镜组件进入多个激光报警器，能够同时对多个激光报警器的低温探测能力进行测试，特别适用于大批量激光告警器的低温探测能力测试，大大提高了测试效率。

(2)本发明提供的激光报警器低温探测能力测试系统，通过工控机控制衰减片切换靶轮中不同衰减片之间的组合，使测试仪输出不同功率密度的激光，能够对激光报警器在不同低温温度下对不同功率密度激光的探测能力进行测试，可应用于大功率密度范围的激光报警器的检测。

(3)本发明提供的激光报警器低温探测能力测试系统，重量轻，操作简便，经过两级准直镜耦合损耗和三级衰减片衰减，每级有30dB、20dB、10dB、5dB、0dB五种衰减倍率，组合衰减的同时，配合电路进行功率细分，最终测试仪主体能够输出功率密度在1～1×10^-9W/cm²范围内的连续激光，能够大大提高对激光报警器的检测精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的激光报警器低温探测能力测试系统组成示意图；

图2为本发明实施例提供的测试仪主体的俯视图；

图3为本发明实施例提供的测试仪主体的剖视图；

图4为本发明实施例提供的面板组件的主视图；

图5为本发明实施例提供的衰减片切换靶轮的俯视图；

图6为本发明实施例提供的衰减片切换靶轮的左视图；

图7为本发明实施例提供的衰减片旋转组件的左视图；

图8为本发明实施例提供的衰减片旋转组件的主视图；

图9为本发明实施例提供的准直镜组件的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明所提供的一种激光报警器低温探测能力测试系统，包括测试仪主体1、工控机2和低温箱3；测试仪主体1及工控机2放置在光学平台4上面，激光报警器5放置在温度可调的低温箱3内。

图2是测试仪主体1的俯视图，测试仪主体1由外壳11、控制模块12、激光发生模块13、激光功率调节模块14和激光分路模块15组成。

外壳11包括固定盒111、底板112和盖板113，激光发生模块13和激光功率调节模块14放置底板112上，底板112通过螺钉固定在固定盒111的底部；与固定盒111分离的盖板113用于对测试仪主体内部组件的防护，便于调试及后续的检修维护；固定盒111底部下侧设有支撑座1111及包裹于支撑座1111外部的橡胶套1112，用于支撑测试仪主体，防止滑动并减少磨损。

控制模块12包括电源121、控制板组件122、面板组件123和滤波器124；电源121设置在固定盒111的前侧面，用于将外部电源的交流供电转换为测试仪主体1各模块所需的不同电压的直流电；滤波器124放置在固定盒111底部，用于滤除电路中不必要的交流成份和谐波，使直流电更加平稳；控制板组件122包括控制板1221和控制板支架1222，控制板支架1222安装在固定盒111的底部，控制板1221固定在控制板支架1222上，用于实现对脉冲光纤激光的控制，包括控制激光输出、脉冲重复频率、脉冲宽度及输出激光功率的调节；面板组件123设置于固定盒111左端面，如图4所示，面板组件123包括面板1231、220V交流输入插座1232、DB9插座1233和电源开关1234，测试仪主体1通过DB9插座1233与工控机2建立通讯连接。

激光发生模块13采用光纤激光器，光纤激光器安装在底板112上，用于发出测试用脉冲激光。

图3是测试仪主体1的剖视图，激光功率调节模块14由安装在底板112上的准直扩束组件141和衰减片切换靶轮142组成，准直扩束组件141包括放置在衰减片切换靶轮142左侧的光纤准直镜1411和右侧的准直扩束镜1412；光纤准直镜1411将光纤激光器发出的激光准直成一束平行光，衰减片切换靶轮142用于对平行激光进行光学衰减以输出不同功率密度的激光，准直扩束镜1412用于衰减片切换靶轮142输出激光的准直扩束；

其中，光纤准直镜1411通过支架14111固定在底板112上，光纤准直镜1411的镜体上设有衬套支架14112和镜架14113，衬套支架14112对光纤准直镜1411进行保护和夹持，镜架14113用于光纤准直镜1411的精密耦合调整；准直扩束镜1412通过扩束镜支架14121固定在底板112上。

图5、图6分别为衰减片切换靶轮142的俯视图和左视图，本实施例中，衰减片切换靶轮142由3组衰减片旋转组件1421、3个光耦侧支架1422、3个带座光耦1423和衰减片组底座1424组成。如图3所示，3组衰减片旋转组件1421和3个光耦侧支架1422均固定在衰减片组底座1424上；3个带座光耦1423分别设置在3个光耦侧支架1422上；衰减片旋转组件1421用于对准直扩束镜1412输出的激光进行光学衰减，以输出不同功率密度的激光；带座光耦1423用于对衰减片旋转组件1421进行精确定位；

图7、图8分别为单个衰减片旋转组件1421的左视图和主视图，衰减片旋转组件1421包括旋转盘14211、衰减单元14212、光耦挡片14213、光耦14214、光耦座14215、固定板14216、驱动装置14217和电机底座14218；驱动装置14217用于为衰减片旋转组件1421提供动力源，包括42步进电机142171和电机驱动器142172，电机驱动器142172安装在衰减片组底座1424上，42步进电机142171安装在固定板14216的一侧；将电机底座14218固定在衰减片组底座1424上，固定板14216安装在电机底座14218上，固定板14216的另一侧装设旋转盘14211，光耦座14215与旋转盘14211同侧设置在电机底座14218上，光耦14214设置在光耦座14215上；旋转盘14211上开有通孔，外侧的6个通孔直径相等，内侧的6个通孔直径相同且略小于外侧通孔的直径；衰减单元14212包括衰减片-30、衰减片-20、衰减片-10和衰减片-5(图7中分别编号14212-30，14212-20，14212-10，14212-5)四种，其透过率分别为0.1％、1％、5％、30％，这四种衰减片14212按照透过率从低到高的顺序粘接在旋转盘14211的外侧通孔上，用于对激光功率进行衰减，通过工控机控制3组衰减片旋转组件1421上的衰减片进行多种组合，可输出10^-9～1W/cm²范围内功率密度的激光；光耦挡片14213均匀分布在旋转盘14211的圆周外侧，每两个外侧通孔间设置一个光耦挡片14213，其中一个光耦挡片14213和带座光耦1423配合使用，以确定旋转盘14211零位，其余五个光耦挡片14213用于对每个衰减单元14212进行精确定位。需要指出的是，衰减片的选择不限于以上四种，也可选择其它透过率的衰减片，且衰减片的个数也可以根据实际需要进行调整，但是为了便于对衰减片进行定位，每个旋转盘上相同透过率的衰减片只能设置一个。

激光分路模块15由分路器151和准直镜组件152组成，如图1所示，分路器151设置在固定盒111的右端面上，准直镜组件152设置在固定盒111的顶部，本实施例中设置了24个准直镜组件152，分路器151将准直扩束镜1412出射的激光分成24路输出，24路输出激光分别通过24个准直镜组件152进入24个激光报警器，准直镜组件152和激光报警器通过光纤进行连接。

图9所示是准直镜组件152的剖视图，准直镜组件152包括准直镜1521、准直镜支板1522和准直镜固定框1523，准直镜1521放置在准直镜固定框1523中，用于激光会聚；准直镜1521与准直镜固定框1523相接触的部位设有准直镜支板1522，并用螺钉将准直镜支板1522止紧，以达到固定准直镜1521的目的。

光纤激光器发射的脉冲激光经光纤准直镜1411准直成一束平行光，准直后的平行激光经过三组衰减片旋转组件1421，每组衰减片旋转组件1421中的旋转盘14211上均包含四种衰减片-30、衰减片-20、衰减片-10和衰减片-5，以及两个外侧通孔(即无衰减片，激光透过率100％)，通过工控机上的软件控制不同衰减片进行组合，可输出不同功率密度的激光，如当三个衰减片透过率档位均为100％时(即脉冲激光不经过衰减片，直接从旋转盘上的通孔射出)，由各准直镜组件152输出激光的功率密度为1W/cm²；当三个衰减片-30(透过率0.1％)组合时，由各准直镜组件152输出激光的功率密度为10^-9W/cm²；衰减片旋转组件1421衰减后输出的不同功率密度激光经准直扩束镜1412耦合进分路器151的光纤输入端，经分路器151分成24路激光输出，输出的24路激光分别通过24个准直镜组件152进入24个激光报警器。

测试时，将24个激光报警器5放置在低温箱3内，24个激光报警器5通过光纤分别与24个准直镜组件152相连；设置低温箱3温度为零下40摄氏度，用于模拟北方冰雪气温，通过工控机2控制不同衰减片进行组合，测试仪主体1可输出功率密度在1～1×10^-9W/cm²范围内的激光，当测试仪主体1发出的激光为某一档位时，如果低温箱内的24个激光报警器5能够探测到该激光，则说明激光报警器具备在零下40摄氏度的低温环境下探测该档位对应的功率密度激光的能力；改变低温箱的设置温度，可测试激光报警器在不同温度条件下的低温探测能力。

本发明中测试仪主体输出激光的原始功率为500W，经过光纤准直镜1411和准直扩束镜1412两级耦合损耗及三级衰减片衰减，每级有30dB、20dB、10dB、5dB、0dB五种衰减倍率，组合衰减的同时，通过电路进行100份功率细分，最终测试仪主体能够输出功率密度在1～1×10^-9W/cm²范围内的连续激光，利用本发明的测试仪对激光报警器进行测试时具有较高的检测精度。

相比于现有的激光报警器低温探测能力测试仪，本发明提供的测试系统可以同时对多个激光报警器的低温探测能力进行测试评估，并且能够测试激光报警器在不同低温温度下对不同功率密度激光的探测能力。本发明重量轻，操作简便，特别适用于大批量激光报警器的低温探测能力测试，能够大大提高产品的检校精度。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光报警器低温探测能力测试系统，包括测试仪主体(1)、工控机(2)和低温箱(3)，所述测试仪主体(1)及工控机(2)放置在光学平台(4)上，激光报警器(5)放置在低温箱(3)内，其特征在于，所述测试仪主体(1)在工控机(2)的控制下发出不同功率密度的激光，并将激光分为多路输出；所述测试仪主体(1)包括控制模块(12)、激光发生模块(13)、激光功率调节模块(14)和激光分路模块(15)；

所述控制模块(12)用于接收工控机(2)发送的控制信号，所述激光发生模块(13)用于在控制模块(12)的控制下发出测试用脉冲激光；

所述激光功率调节模块(14)包括至少一组衰减片旋转组件(1421)，每组衰减片旋转组件(1421)包括多个不同衰减倍率的衰减单元(14212)、旋转盘(14211)、光耦挡片(14213)、光耦(14214)；所述旋转盘(14211)上开有多个通孔，所述衰减单元(14212)按照透过率的高低次序粘接在所述通孔上，在控制模块(12)的控制下进行组合以对激光发生模块(13)发出的脉冲激光进行不同级别的光学衰减，以输出不同功率密度的激光；

所述光耦挡片(14213)均匀分布在旋转盘(14211)的圆周外侧，每两个通孔间设置一个光耦挡片(14213)，所述光耦挡片(14213)和光耦(14214)配合使用，用于对每个衰减单元(14212)进行精确定位；

所述激光分路模块(15)用于将激光功率调节模块(14)输出的激光分为多路分别输出至多个激光报警器。

2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述测试仪主体(1)还包括外壳(11)；

所述外壳(11)包括固定盒(111)，及设置在固定盒(111)底部的底板(112)，所述激光发生模块(13)和激光功率调节模块(14)固定在底板(112)上；

所述控制模块(12)采用控制板组件(122)实现，所述控制板组件(122)包括控制板(1221)，及安装在固定盒(111)底部的控制板支架(1222)，所述控制板(1221)固定在控制板支架(1222)上，用于实现对脉冲激光的控制，包括控制激光输出、脉冲重复频率、脉冲宽度及输出激光功率的调节；

所述激光发生模块(13)为光纤激光器，所述光纤激光器安装在底板(112)上，用于发出测试激光报警器的脉冲激光；

所述激光功率调节模块(14)还包括与衰减片旋转组件(1421)数量匹配的光耦侧支架(1422)和带座光耦(1423)，以及底座(1424)；所述衰减片旋转组件(1421)和光耦侧支架(1422)均固定在底座(1424)上；所述带座光耦(1423)设置在光耦侧支架(1422)上，用于对衰减片旋转组件(1421)进行初始定位；所述激光分路模块(15)包括分路器(151)和至少两个准直镜组件(152)，所述分路器(151)设置在固定盒(111)上与面板组件(123)相对的侧面上，分路器(151)将激光功率调节模块(14)出射的激光分成至少两路输出，各准直镜组件(152)均设置在固定盒(111)的顶部，分路器(151)输出的激光分别通过所述准直镜组件(152)进入各激光报警器(5)。

3.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述衰减片旋转组件(1421)还包括光耦座(14215)、固定板(14216)、驱动装置(14217)和电机底座(14218)；

所述驱动装置(14217)用于为衰减片旋转组件(1421)提供动力源；所述电机底座(14218)固定在底座(1424)上，所述固定板(14216)垂直安装在电机底座(14218)上，固定板(14216)的一侧装设旋转盘(14211)，所述光耦座(14215)与旋转盘(14211)同侧设置在电机底座(14218)上，所述光耦(14214)设置在光耦座(14215)上

其中一个光耦挡片(14213)和带座光耦(1423)配合使用，以确定旋转盘(14211)零位，其它光耦挡片(14213)用于对每个衰减单元(14212)进行精确定位。

4.如权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述衰减单元(14212)为衰减片-30或衰减片-20或衰减片-10或衰减片-5中的任一种，或几种的组合。

5.如权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述激光功率调节模块(14)还包括分别放置在衰减片旋转组件(1421)两侧的光纤准直镜(1411)和准直扩束镜(1412)；所述光纤准直镜(1411)通过支架(14111)固定在底板(112)上，用于将光纤激光器发射的脉冲激光准直成一束平行激光；所述准直扩束镜(1412)通过扩束镜支架(14121)固定在底板(112)上，用于衰减片旋转组件(1421)输出激光的准直扩束。

6.如权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述控制模块(12)还包括电源(121)、面板组件(123)和滤波器(124)；所述电源(121)设置在固定盒(111)的前侧面，用于将外部电源的交流供电转换为测试仪主体(1)各模块所需的不同电压的直流电；所述面板组件(123)设置于固定盒(111)的侧面上，包括面板(1231)、220V交流输入插座(1232)、DB9插座(1233)和电源开关(1234)，测试仪主体(1)通过DB9插座(1233)与工控机(2)建立通讯连接；所述滤波器(124)放置在固定盒(111)底部，用于滤除电路中不必要的交流成份和谐波，使直流电更加平稳。

7.如权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述准直镜组件(152)包括准直镜(1521)、准直镜支板(1522)和准直镜固定框(1523)，所述准直镜(1521)放置在准直镜固定框(1523)中，用于激光会聚；准直镜(1521)与准直镜固定框(1523)相接触的部位设有准直镜支板(1522)，并用螺钉将准直镜支板(1522)止紧，以固定准直镜(1521)。

8.如权利要求7所述的测试系统，其特征在于，所述光纤准直镜(1411)的镜体上设有衬套支架(14112)和镜架(14113)，衬套支架(14112)用于对光纤准直镜(1411)进行保护和夹持，镜架(14113)用于光纤准直镜(1411)的精密耦合调整。

9.如权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述驱动装置(14217)包括步进电机(142171)和电机驱动器(142172)，所述电机驱动器(142172)安装在衰减片组底座(1424)上，所述步进电机(142171)安装在固定板(14216)的另一侧。

10.如权利要求9所述的测试系统，其特征在于，所述外壳(11)还包括盖板(113)，用于产品的密封保护，便于调试及后期的检修维护；

所述固定盒(111)底部下侧设有支撑座(1111)及包裹于支撑座(1111)外部的橡胶套(1112)，用于支撑测试仪主体，防止滑动并减少磨损。

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