CN108365507B - 一种监测脉冲激光器工作状态的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及监测脉冲激光器工作状态的装置技术领域，特别涉及一种监测脉冲激光器工作状态的装置及方法。其包括光电转换模块，用于将脉冲激光器发射的光信号转换为与光强相关的电信号；积分转换模块，用于将所述光电转换模块转换后的电信号转换为幅度相同的电信号；微处理模块，用于将所述积分转换模块转换后的幅度相同的电信号进行处理分析；所述光电转换模块、所述积分转换模块和所述微处理模块依次连接。本发明所提供的监测脉冲激光器工作状态的装置，通过对脉冲激光器输出激光光强的监测，可以确定该脉冲激光器的工作状态。
Description
技术领域
本发明涉及监测脉冲激光器工作状态的装置技术领域，特别涉及一种监测脉冲激光器工作状态的装置及方法。
背景技术
目前，脉冲激光器已经成为机加工、雷达探测等诸多领域的必备核心部件；由于激光器是易耗品，在大多数应用中需要了解激光器的工作状态，以便对整个系统的稳定性进行评估。
在环境温度变化的情况下，会对激光器的输出的单脉冲能量有非常大的影响，且容易导致输出脉冲频率抖动的现象，甚至有些情况下会引起丢脉冲或多脉冲等现象；另外激光器在长时间工作后其输出的单脉冲能量也会随时间慢慢减小，且输出能量不稳定，进而会引起丢脉冲的现象。在很多应用中激光器丢脉冲和多脉冲是致命的，是不允许出现的，因此需要对激光器进行实时监测，以便了解脉冲激光器的工作状态，是否产生丢脉冲或多脉冲的现象。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种监测脉冲激光器工作状态的装置，以用来精准监测脉冲激光器的工作状态，本发明的另一个目的在于提供一种监测脉冲激光器工作状态的装置的监测方法，以解决无法精准监测脉冲激光器工作状态的问题。
本发明的目的是由下述技术方案实现的：
一种监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：包括光电转换模块，用于将脉冲激光器发射的光信号转换为与光强相关的电信号；积分转换模块，用于将所述光电转换模块转换后的电信号转换为幅度相同的电信号；微处理模块，用于将所述积分转换模块转换后的幅度相同的电信号进行处理分析。
进一步的，所述光电转换模块与所述积分转换模块之间连接有运算放大模块，所述运算放大模块用于将所述光电转换模块转换的电信号放大为幅值更大的电信号，并将放大后的电信号传递给所述积分转换模块。
进一步的，所述运算放大模块为电流型运算放大器。
进一步的，还包括通讯模块，所述通讯模块与所述微处理模块连接，用于传输所述微处理器处理分析得到的数据。
进一步的，所述光电转换模块包括串联设置的电阻和光电二极管。
进一步的，所述光电二极管为硅基PIN型光电二极管。
进一步的，所述光电二极管为雪崩光电二极管。
进一步的，积分转换模块为积分电路。
进一步的，所述微处理模块为STM32F103系列32位ARM微控制器。
一种根据以上任一所述监测脉冲激光器工作状态的装置的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
将脉冲激光器的光束照射到所述光电转换模块上，所述光电转换模块将脉冲激光器发射的光信号转换为与光强相关的电信号，并将电信号传递给所述积分转换模块；所述积分转换模块将所述光电转换模块转换的电信号转换为幅度相同的电信号，并将信号传递给所述微处理模块；所述微处理模块将所述积分转换模块转换后的幅度相同的电信号进行处理分析。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明所述监测脉冲激光器工作状态的装置，其包括光电转换模块，用于将脉冲激光器发射的光信号转换为与光强相关的电信号；积分转换模块，用于将所述光电转换模块转换后的电信号转换为幅度相同的电信号；微处理模块，用于将所述积分转换模块转换后的幅度相同的电信号进行处理分析；所述光电转换模块、所述积分转换模块和所述微处理模块依次连接；本发明基于光电转换模块，将脉冲激光器的光信号转换为电信号，电信号的强弱与光信号的强弱具有直接关系，光信号越强，转换出的电信号的幅度越高，光信号持续时间越长，电信号的持续时间也随之越长；使用积分转换模块将电信号进一步进行处理，将电信号的能量信息转换为等幅度输出但宽度不同的信号；然后使用微处理模块进行运算处理，就可以获得脉冲激光器的激光能量变化、激光持续时间的变化、脉冲频率变化、是否丢脉冲等参数，获取脉冲激光器在使用过程中的工作状态，以便在实际应用中根据脉冲激光器的特性调整使用策略，并且可以分析出该脉冲激光器的生命周期，以便提醒用户及时更换激光器。
附图说明
图1为本发明所述监测脉冲激光器工作状态的装置电气连接图；
图2为本发明所述光电转换模块电气连接图；
图3为本发明所述运算放大模块电气连接图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1，一种监测脉冲激光器工作状态的装置，其包括光电转换模块，用于将脉冲激光器发射的光信号转换为与光强相关的电信号；积分转换模块，用于将所述光电转换模块转换后的电信号转换为幅度相同的电信号；微处理模块，用于将所述积分转换模块转换后的幅度相同的电信号进行处理分析；所述光电转换模块、所述积分转换模块和所述微处理模块依次连接；所述微处理模块为STM32F103系列32位ARM微控制器；本发明基于光电转换模块，将脉冲激光器的光信号转换为电信号，电信号的强弱与光信号的强弱具有直接关系，光信号越强，转换出的电信号的幅度越高，光信号持续时间越长，电信号的持续时间也随之越长；使用积分转换模块将电信号进一步进行处理，将电信号的能量信息转换为等幅度输出但宽度不同的信号，积分转换模块处理后的电信号与积分转换模块处理前的电信号幅值可能不同，积分转换模块处理前、后的电信号面积是相同的，其中电信号面积为电信号幅度与电信号宽度的乘积，电信号宽度不同代表电信号的能量不同；然后使用微处理模块进行运算处理，微处理模块进行信号宽度的识别，同时使用该微处理模块对输入信号的频率进行计算，就可以获得脉冲激光器的激光能量变化、激光持续时间的变化、脉冲频率变化、是否丢脉冲等参数，当产生多脉冲的情况下，其时间间隔会变短，当产生丢失脉冲的情况下，其时间间隔会比正常的情况下边长，获取脉冲激光器在使用过程中的工作状态，以便在实际应用中根据脉冲激光器的特性调整使用策略，并且可以分析出该脉冲激光器的生命周期，以便提醒用户及时更换激光器。
参见图1，本发明所述光电转换模块与所述积分转换模块之间连接有运算放大模块，所述运算放大模块用于将所述光电转换模块转换的电信号放大为幅值更大的电信号，并将放大后的电信号传递给所述积分转换模块；所述运算放大模块将电信号按比例放大，将微弱波动的电信号放大，提高后续分析的准确性。
参见图1，本发明还包括通讯模块，所述通讯模块与所述微处理模块连接，用于传输所述微处理器处理分析得到的数据；将数据传输出去，可以使用这些数据信息进行进一步的处理。
参见图1，本发明所述光电转换模块包括串联设置的电阻和光电二极管；光电二极管工作时，若没有光照，电流极其微弱；有光照时，电流迅速增大；光的强度越大，电流也越大，光的变化引起光电二极管电流变化，可以把光信号转换成电信号；结构简单，成本低。
参见图1，本发明所述光电二极管为硅基PIN型光电二极管；硅基PIN型光电二极管具有线性好、测量准确、价格低廉、使用寿命长等优点。
参见图1，本发明所述光电二极管为雪崩光电二极管；雪崩光电二极管具有灵敏度高，相应迅速等优点，可用于测量很低的光强。
参见图1，本发明所述运算放大模块为电流型运算放大器；电流型运算放大器其内部的信号放大和传输是采用电流信号，其增益和闭环带宽可以分别的设置，反馈电阻有一个最佳值，既可以保证最大带宽，也可以保证稳定的放大，不振荡。
参见图1，本发明积分转换模块为积分电路；积分电路具有脉冲波形变换作用，可以保证电信号能量不变的情况下将脉冲波形电信号转换为特定幅值的脉冲波形电信号。
参见图1，一种根据以上所述监测脉冲激光器工作状态的装置的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
将脉冲激光器的光束照射到所述光电转换模块的所述光电二极管上，所述光电转换模块将脉冲激光器发射的光信号转换为与光强相关的电信号，并将电信号传递给所述运算放大模块；
所述运算放大模块将所述光电转换模块转换的电信号放大为幅值更大的电信号，并将放大后的电信号传递给所述积分转换模块；
所述积分转换模块将所述运算放大模块放大后的电信号转换为幅度相同的电信号，并将信号传递给所述微处理模块；
所述微处理模块将所述积分转换模块转换后的幅度相同的电信号进行处理分析，并将分析得到的数据传输给所述通讯模块。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：
包括光电转换模块，用于将脉冲激光器发射的光信号转换为与光强相关的电信号；
积分转换模块，用于将所述光电转换模块转换后的电信号转换为幅度相同的电信号；将电信号的能量信息转换为等幅度输出但宽度不同的信号，积分转换模块处理前、后的电信号面积是相同的，其中电信号面积为电信号幅度与电信号宽度的乘积；
微处理模块，用于将所述积分转换模块转换后的幅度相同的电信号进行处理分析；
其中，监测脉冲激光器工作状态的装置的监测方法包括以下步骤：
将脉冲激光器的光束照射到所述光电转换模块上，所述光电转换模块将脉冲激光器发射的光信号转换为与光强相关的电信号，并将电信号传递给所述积分转换模块；
所述积分转换模块将所述光电转换模块转换的电信号转换为幅度相同的电信号，并将信号传递给所述微处理模块；将电信号的能量信息转换为等幅度输出但宽度不同的信号，积分转换模块处理前、后的电信号面积是相同的，其中电信号面积为电信号幅度与电信号宽度的乘积；
所述微处理模块将所述积分转换模块转换后的幅度相同的电信号进行处理分析。
2.根据权利要求1所述的监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：所述光电转换模块与所述积分转换模块之间连接有运算放大模块，所述运算放大模块用于将所述光电转换模块转换的电信号放大为幅值更大的电信号，并将放大后的电信号传递给所述积分转换模块。
3.根据权利要求2所述的监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：所述运算放大模块为电流型运算放大器。
4.根据权利要求1所述的监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：还包括通讯模块，所述通讯模块与所述微处理模块连接，用于传输微处理模块处理分析得到的数据。
5.根据权利要求1所述的监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：所述光电转换模块包括串联设置的电阻和光电二极管。
6.根据权利要求5所述的监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：所述光电二极管为硅基PIN型光电二极管。
7.根据权利要求5所述的监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：所述光电二极管为雪崩光电二极管。
8.根据权利要求1所述的监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：积分转换模块为积分电路。
9.根据权利要求1所述的监测脉冲激光器工作状态的装置，其特征在于：所述微处理模块为STM32F103系列32位ARM微控制器。
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