CN117293641B - 一种激光能量反馈电路、激光能量反馈装置及激光消融仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种激光能量反馈电路，包括脉冲激光接收电路、电压信号产生电路、高速比较电路、锁存电路、控制处理电路、数模转换电路和高压电源生成电路，高压电源生成电路提供高压给脉冲激光接收电路以采集脉冲激光，高速比较电路包括两个高速比较器，电压信号产生电路用于将脉冲激光接收电路生成的光电流转换为电压并分别输出给两个高速比较器，控制处理电路控制数模转换电路将对应预设激光能量范围上限和下限的两个电压分别输出给两个高速比较器，其比较后将比较结果暂存于锁存电路，控制处理电路读取比较结果以判断脉冲激光是否在预设激光能量范围内，响应快速、控制简单、性价比高，本发明还提供一种激光能量反馈装置及激光消融仪。
Description
技术领域
本发明涉及激光治疗技术领域，尤其涉及一种激光能量反馈电路、激光能量反馈装置及激光消融仪。
背景技术
现有技术中大多采用激光能量计采集并实时监测激光的发射，成本高。在对采集的激光信号进行处理时使用低噪声信号放大电路，对于短脉冲激光来说，会由于器件以及外围器件的容性问题，导致激光脉冲信号变宽，且其响应速度也慢，性价比不高。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中的不足，提供一种响应速度快、控制简单且低成本的激光能量反馈电路、激光能量反馈装置及激光消融仪。
本发明提供一种激光能量反馈电路，其包括脉冲激光接收电路、与所述脉冲激光接收电路电连接的电压信号产生电路、与所述电压信号产生电路电连接的高速比较电路、与所述高速比较电路电连接的锁存电路、与所述锁存电路电连接的控制处理电路、与所述控制处理电路电连接的数模转换电路和高压电源生成电路，所述数模转换电路与所述高速比较电路电连接，所述高压电源生成电路与所述脉冲激光接收电路电连接，所述脉冲激光接收电路包括接收脉冲激光的光电传感器，所述高压电源生成电路用于将低压升至高压以驱动所述光电传感器，所述高速比较电路包括第一高速比较器和第二高速比较器，所述电压信号产生电路用于将所述脉冲激光接收电路生成的光电流转换为电压并分别输出给所述第一高速比较器和第二高速比较器，所述控制处理电路发送指令至所述数模转换电路而控制所述数模转换电路将对应预设激光能量范围上限和下限的第一电压和第二电压分别输出给所述第一高速比较器和第二高速比较器，所述第一高速比较器和第二高速比较器比较后将比较结果暂存于所述锁存电路，所述控制处理电路读取所述比较结果以判断所接收的脉冲激光是在预设激光能量范围内还是在预设激光能量范围外。
优选地，所述第一高速比较器的比较结果与所述第二高速比较器的比较结果不同时，所述控制处理电路判断所接收的脉冲激光在预设激光能量范围内。
优选地，所述第一高速比较器的比较结果与所述第二高速比较器的比较结果相同时，所述控制处理电路判断所接收的脉冲激光在预设激光能量范围外。
优选地，所述控制处理电路控制所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变小或不断变大的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号，该高速比较器逐次比较所述电压信号产生电路生成的电压信号与该系列不同的电压信号并将比较结果暂存于所述锁存电路，当所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果不同时，则将所述数模转换电路前一时刻输出的电压信号视作所述电压信号产生电路生成的该电压信号。
优选地，所述控制处理电路控制所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变小的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号时，若接近对应脉冲激光能量范围下限的电压信号，所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果仍然相同时，则所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变大的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号，直至所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果不同。
优选地，所述控制处理电路控制所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变大的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号时，若接近对应脉冲激光能量范围上限的电压信号，所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果仍然相同时，则所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变小的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号，直至所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果不同。
优选地，所述高速比较电路还包括第三高速比较器，所述第一高速比较器、第二高速比较器和第三高速比较器的第一输入端同时电连接所述电压信号产生电路、第二输入端电连接所述数模转换电路、输出端电连接所述锁存电路。
优选地，所述控制处理电路包括具有单片机U4的微控制器。
优选地，所述光电传感器为光电接收二极管D1。
优选地，所述脉冲激光接收电路还包括滤波电容C1、限流电阻R1，所述滤波电容C1连接所述光电接收二极管D1的第2引脚以滤波。
优选地，所述高压电源生成电路包括开关管Q1、电感L1、二极管D2、稳压二极管D3、D4、D5，所述电感L1的第1引脚连接电源，开关管Q1的第1引脚连接所述单片机U4、第2引脚接地、第3引脚连接所述电感L1的第2引脚，所述二极管D2的第1引脚连接所述开关管Q1的第3引脚，所述稳压二极管D3、D4、D5串联连接并连接所述二极管D2的第2引脚，所述稳压二极管D3通过所述限流电阻R1连接所述光电接收二极管D1的第2引脚。
优选地，所述数模转换电路包括数模转换芯片IC1，所述数模转换芯片IC1的四个引脚分别连接所述单片机U4的四个对应引脚，让所述单片机U4通过发送指令来控制所述数模转换芯片IC1，所述数模转换芯片的另外三个引脚分别连接所述第一高速比较器、第二高速比较器和第三高速比较器的第二输入端。
优选地，所述电压信号产生电路包括检流电阻R2和电阻R3，所述检流电阻R2用于将光电流转换成电压，其一端连接于所述光电接收二极管D1的第1引脚、另一端接地，所述光电接收二极管D1的第1引脚通过电阻R3分别连接所述第一高速比较器、第二高速比较器和第三高速比较器的第一输入端。
优选地，所述控制处理电路还包括复位电路，所述复位电路包括上拉电阻R4和滤波电容C2，所述上拉电阻R4和滤波电容C2串联并连接到RESET信号，RESET信号通过电阻R6连接到所述单片机U4。
优选地，所述控制处理电路还包括具有滤波电容C3的滤波电路，所述滤波电容C3连接于所述单片机U4并接地。
优选地，所述控制处理电路还包括晶振电路，所述晶振电路包括晶振Y1和电容C4、C5，所述电容C4、C5分别连接所述晶振Y1的第2引脚和第1引脚，并分别连接所述单片机U4，为所述单片机U4的正常工作提供频率信号。
优选地，所述锁存电路连接所述单片机U4的三个引脚。
优选地，所述激光能量反馈电路还包括电源电路，所述电源电路与所述高速比较电路、所述锁存电路、所述控制处理电路、所述数模转换电路和所述高压电源生成电路电连接，以提供电源电压。
本发明还提供一种激光能量反馈装置，其包括激光器和上述激光能量反馈电路，所述激光能量反馈电路利用光电传感器采集所述激光器发射的脉冲激光并经处理以判断所接收的脉冲激光是在预设激光能量范围内还是在预设激光能量范围外。
本发明还提供一种激光消融仪，其包括控制器和上述激光能量反馈装置，所述控制器根据所述激光能量反馈装置的反馈调整所述激光器发射的脉冲激光能量。
本发明采用高压驱动的光电传感器实时采集脉冲激光信号，利用高速比较器进行快速比较并将比较结果暂存于锁存电路，让控制处理电路有时间对比较结果进行处理以及系列运算，以判断脉冲激光能量，因此响应速度快、控制简单、方便使用，具有较高的性价比和实用性。
附图说明
图1为本发明激光能量反馈电路的第一实施例示意图。
图2为本发明激光能量反馈电路的电源模块示意图。
图3为本发明激光能量反馈电路的脉冲激光接收电路、电压信号产生电路和高速比较电路示意图。
图4为本发明激光能量反馈电路的控制处理电路示意图。
图5为本发明激光能量反馈电路的锁存电路示意图。
图6为本发明激光能量反馈电路的数模转换电路示意图。
图7为本发明激光能量反馈电路的高压电源生成电路示意图。
图8为本发明激光能量反馈装置的第一实施例示意图。
图9为本发明激光消融仪的第一实施例示意图。
具体实施方式
为了使发明的目的、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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多”的含义是一个以上，除非另有明确具体的限定。
最后需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。
请参考图1，为本发明激光能量反馈电路100的第一实施例示意图。所述激光能量反馈电路100包括电源电路10、脉冲激光接收电路20、电压信号产生电路30、高速比较电路40、锁存电路60、控制处理电路50、DAC电路(下称数模转换电路)70和高压电源生成电路80。电源电路10分别电连接高速比较电路40、锁存电路60、控制处理电路50、数模转换电路70和高压电源生成电路80以提供电源电压。
请继续参考图2，电源电路10设置在如开关电源等电源模块中。电源模块通过连接器J1取电，其输入电压为+24VDC直流供电，输出电压为+3.3V。本实施例中，电源电路10包括稳压芯片，让电源模块具有降压稳压功能。
请继续参考图3，脉冲激光接收电路20包括光电传感器、滤波电容C1、限流电阻R1。本实施例中，光电传感器为光电接收二极管D1，具体为Silicon avalande光电二极管，用于响应300nm～1100nm波长范围的脉冲激光信号。高压电源生成电路80通过限流电阻R1连接光电接收二极管D1的第2引脚，以为光电接收二极管D1提供+HV高压，滤波电容C1连接于光电接收二极管D1的第2引脚提供滤波。
电压信号产生电路30包括检流电阻R2和电阻R3。检流电阻R2的一端连接于光电接收二极管D1的第1引脚、另一端接地。检流电阻R2用于将光电流转换成电压。本实施例中，电压为模拟电压。
高速比较电路40包括三个高速比较器U1、U2、U3。脉冲激光接收电路20的光电接收二极管D1的第1引脚连接检流电阻R2接地，同时光电接收二极管D1的第1引脚通过电阻R3分别连接三个高速比较器U1、U2、U3的第一输入端(如正向输入端)。电源电路10的稳压芯片给高速比较电路40的三个高速比较器U1、U2、U3分别提供+3.3V DC直流供电。
请继续参考图4，控制处理电路50包括微控制器52、晶振电路54、滤波电路56和复位电路58。本实施例中，微控制器52为单片机U4。晶振电路54，也叫振荡电路，其包括晶振Y1和电容C4、C5。电容C4、C5分别连接晶振Y1的第2引脚和第1引脚，并分别连接单片机U4的第24引脚、第23引脚，为单片机U4的正常工作提供频率信号。滤波电路56包括滤波电容C3，滤波电容C3连接于单片机U4的第30引脚并接地。复位电路58包括上拉电阻R4和滤波电容C2，上拉电阻R4和滤波电容C2串联并连接到RESET信号，RESET信号通过电阻R6连接到单片机U4的第6引脚。电源电路10的稳压芯片为单片机U4提供+3.3VDC直流工作电压。
请继续参考图5，锁存电路60分别连接高速比较电路40和单片机U4。高速比较电路40的三个高速比较器U1、U2、U3分别输出UPPER_LIMIT信号、LOWER_LIMIT信号、PULSE_DETECT信号给锁存电路60。锁存电路60分别向单片机U4的第28引脚、第1引脚、第21引脚输出LK_UPPER_LIMIT信号、LK_LOWER_LIMIT信号、LK_PULSE_DETECT信号。
请继续参考图6，数模转换电路70包括数模转换芯片IC1、滤波电容C6和C7。电源电路10的稳压芯片分别连接数模转换电路70的滤波电容C6、C7，为数模转换芯片IC1提供+3.3VDC直流工作电压，同时连接数模转换电路70的电阻R11，提供上拉作用。滤波电容C6、C7并联接地。数模转换芯片IC1的第7引脚、第9引脚、第11引脚、第10引脚分别通过电阻R5、电阻R8、电阻R9、电阻R10连接单片机U4的第2引脚、第16引脚第、第17引脚和第18引脚，这样可让单片机U4通过发送指令来控制数模转换芯片IC1。数模转换芯片IC1的第2引脚、第1引脚、第16引脚分别连接三个高速比较器U1、U2、U3的第二输入端(如反向输入端)。
请继续参考图7，高压电源生成电路80包括开关管Q1、电感L1、二极管D2、稳压二极管D3、D4、D5、滤波电容C8、C9、C10和电阻R12、R13、R14。开关管Q1的第1引脚连接单片机U4的第19引脚。电阻R12并联连接开关管Q1的第1引脚和第2引脚。开关管Q1的第3引脚通过电阻R13串联连接于电感L1的第2引脚。电感L1的第1引脚通过滤波电容C8串联连接电源电路10所在电源模块的连接器J1，由其提供+24VDC直流供电。二极管D2的第1引脚通过电阻13串联连接于开关管Q1的第3引脚。滤波电容C10用于+HV电压的滤波，其一端连接于二极管D2的第2引脚、另一端接地，同时滤波电容C10与所串联的稳压二极管D3、D4、D5并联，串联的稳压二极管D3、D4、D5用来提供稳定的电压。滤波电容C9通过电阻14连接于二极管D2的第1引脚，用于吸收尖峰电压。
电源模块通过连接器J1取电而启动时，电源电路10的稳压芯片为单片机U4供电，单片机U4的第19引脚向高压电源生成电路80的开关管Q1发送固定频率的MCU_CON方波信号，控制开关管Q1通断来给电感L1的储能提供一个回路。利用由开关管Q1、电感L1、二极管D2配合组成的升压电路，将电源电路10的稳压芯片提供的+24VDC直流电升至+HV高压，如+320V，经过滤波电容C10滤波并同时储能，配合稳压二极管D3、D4、D5，将稳定的+HV高压提供给脉冲激光接收电路20，为光电接收二极管D1提供稳定的工作偏置电压。
由脉冲激光接收电路20实时采集脉冲激光，利用光电接收二极管D1将脉冲激光转换生成光电流。光电流流过电压信号产生电路30的检流电阻R2产生成正比例的模拟电压信号，并提供给高速比较电路40的三个高速比较器U1、U2、U3的第一输入端(如正向输入端)。单片机U4发送指令至数模转换电路70的数模转换芯片IC1，即单片机U4发送DAC_DATA信号、DAC_CLK信号、DAC_CS#信号、DAC_LDAC信号至数模转换芯片IC1，控制数模转换芯片IC1分别输出DAC_OUT1模拟电压信号、DAT_OUT2模拟电压信号、DAC_OUT3模拟电压信号至三个高速比较器U1、U2、U3的第二输入端(如反向输入端)。DAC_OUT1模拟电压信号、DAT_OUT2模拟电压信号、DAC_OUT3模拟电压信号的具体值由单片机U4根据设定的脉冲激光能量范围而定。本实施例中，DAC_OUT1模拟电压信号对应预设脉冲激光能量范围的上限、DAT_OUT2模拟电压信号对应预设脉冲激光能量范围的下限、DAT_OUT3模拟电压信号对应预设脉冲激光能量范围内的任意值或脉冲激光能量范围外的任意值。
高速比较器U1比较输入的电压信号产生电路30生成的模拟电压信号和对应预设脉冲激光能量范围上限的DAC_OUT1模拟电压信号后，将比较结果暂存入锁存电路60。同样，高速比较器U2比较输入的电压信号产生电路30生成的同一模拟电压信号和对应预设脉冲激光能量范围下限的DAC_OUT2模拟电压信号后，将比较结果暂存入锁存电路60。单片机U4读取暂存于锁存电路60的高速比较器U1、U2的比较结果并处理，若判断两者不同即认为脉冲激光发射正常(在预设脉冲激光能量范围内)；若判断两者相同即认为脉冲激光发射异常(在预设脉冲激光能量范围外)。举例说明如下：
若用0、1代表比较结果且0代表高速比较器的第一输入端(如正向输入端)小于高速比较器的第二输入端(如反向输入端)、1代表高速比较器的第一输入端(如正向输入端)大于高速比较器的第二输入端(如反向输入端)，则当高速比较器U1、U2的比较结果分别是0、1时，说明所接收的脉冲激光在预设脉冲激光能量范围内、发射正常；当高速比较器U1、U2的比较结果分别是0、0或1、1时，说明所接收的脉冲激光在预设脉冲激光能量范围外、发射异常。然后代表比较结果的0、1数字存入锁存电路60并由单片机U4读取和处理，以判断代表高速比较器U1的比较结果的数字与代表高速比较器U2的比较结果的数字是否相同。
当DAT_OUT3模拟电压信号对应预设脉冲激光能量范围内的值时，高速比较器U3逐次比较输入的电压信号产生电路30生成的同一模拟电压信号和一系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号，该系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号以对应预设脉冲激光能量范围内的值的DAC_OUT3模拟电压信号为起点不断变小和/或不断变大。将这些比较结果暂存入锁存电路60。单片机U4读取暂存于锁存电路60的这些比较结果并处理，若判断前后相邻的两个比较结果不同时，将数模转换芯片IC1前一时刻输出的DAC_OUT3模拟电压信号比较接近地视作电压信号产生电路30生成的该模拟电压信号，从而以接近比较的方式间接获得电压信号产生电路30生成的模拟电压信号。这样，单片机U4即可获悉所接收的脉冲激光的具体能量值。需要说明的是，当单片机U4控制数模转换电路70的数模转换芯片IC1以对应预设脉冲激光能量范围内的值的DAC_OUT3模拟电压信号为起点以不断变小(或不断变大)的方式向高速比较器U3输入一系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号时，若接近对应预设脉冲激光能量范围下限或上限的值的DAC_OUT2模拟电压信号，单片机U4判断前后相邻的两个比较结果仍然相同时，则控制数模转换电路70的数模转换芯片IC1以对应预设脉冲激光能量范围内的值的DAC_OUT3模拟电压信号为起点以不断变大(或不断变小)方式向高速比较器U3输入另外一系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号，直至单片机U4判断前后相邻的两个比较结果不同。
当DAT_OUT3模拟电压信号对应预设脉冲激光能量范围外且更接近上限的值时，高速比较器U3逐次比较输入的电压信号产生电路30生成的同一模拟电压信号和一系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号，该系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号以对应预设脉冲激光能量范围外且更接近上限的值的DAC_OUT3模拟电压信号为起点不断变小。将这些比较结果暂存入锁存电路60。单片机U4读取暂存于锁存电路60的这些比较结果并处理，若判断前后相邻的两个比较结果不同时，将数模转换芯片IC1前一时刻输出的DAC_OUT3模拟电压信号比较接近地视作电压信号产生电路30生成的该模拟电压信号，从而以接近比较的方式间接获得电压信号产生电路30生成的模拟电压信号。这样，单片机U4即可获悉所接收的脉冲激光的具体能量值。
当DAT_OUT3模拟电压信号对应脉冲激光能量范围外且更接近下限的值时，高速比较器U3逐次比较输入的电压信号产生电路30生成的同一模拟电压信号和一系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号，该系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号以对应脉冲激光能量范围外且更接近上限的值的DAC_OUT3模拟电压信号为起点不断变大。将这些比较结果暂存入锁存电路60。单片机U4读取暂存于锁存电路60的这些比较结果并处理，若判断前后相邻的两个比较结果不同时，将数模转换芯片IC1前一时刻输出的DAC_OUT3模拟电压信号比较接近地视作电压信号产生电路30生成的该模拟电压信号，从而以接近比较的方式间接获得电压信号产生电路30生成的模拟电压信号。这样，单片机U4即可获悉所接收的脉冲激光的具体能量值。
以上单片机U4控制数模转换电路70的数模转换芯片IC1向高速比较器U3输出一系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号，也可以换为向高速比较器U1或U2输出一系列不同的DAC_OUT3模拟电压信号，经锁存电路60暂存和单片机U4判断处理后，获得数模转换芯片IC1前一时刻输出的DAC_OUT1或DAC_OUT2模拟电压信号，将其看作电压信号产生电路30生成的模拟电压信号，从而以接近比较的方式间接获得了所接收的脉冲激光的具体能量值。这样，也可省去高速比较器U3。
实际上，在以上处理中，高速比较器U3向锁存电路60输出PUSLE DETECT方波信号并由单片机U4处理。当DAC_OUT3模拟电压信号不断变小或变大时，只要单片机U4判断PUSLEDETECT方波信号的正负转换，即说明DAC_OUT3模拟电压信号迫近电压信号产生电路30输出的模拟电压大小，即可通过DAC_OUT3模拟电压大小间接获知电压信号产生电路30输出的模拟电压大小，从而比较接近地获得光电接收二极管D1所接收的脉冲激光能量值。至于接近程度可根据实际需要而设定。
由于脉冲激光持续时间短，转瞬即逝，很难捕获。本发明利用高压驱动的光电传感器来实现实时采集，并在高速比较电路40比较处理后，将比较结果暂存入锁存电路60，让控制处理电路50有时间处理比较结果以判断脉冲激光在能量范围内还是外、发射正常还是异常。更进一步，控制处理电路50可控制数模转换电路70的数模转换芯片IC1以不断变小或不断变大的方式向高速比较电路40输出一系列不同的DAC_OUT模拟电压信号，当控制处理电路50判断暂存于锁存电路60的前后相邻的两个比较结果不同时，将数模转换芯片IC1前一时刻输出的DAC_OUT模拟电压信号比较接近地视作电压信号产生电路30生成的模拟电压大小，从而以接近比较的方式间接获得电压信号产生电路30生成的模拟电压大小，实现了可相对精确地测得所接收的脉冲激光的具体能量值。从而不仅可判断脉冲激光是在预设激光能量范围内还预设激光能量范围外，并可接近比较地测得所接收的脉冲激光的具体能量值，实现实时监控。由此可见，本发明激光能量反馈电路实现了脉冲激光信号的快速响应，控制简单、成本低，可同时快速判断激光能量范围和具体能量值，具有较高的性价比和实用性，减少了电路器件的容性、感性负载，不会导致脉宽变宽。
请继续参考图8，为本发明激光能量反馈装置200的第一实施例示意图。激光能量反馈装置200包括激光器90和上述激光能量反馈电路100。当激光器90发射脉冲激光时，利用激光能量反馈电路100的光电传感器实时采集脉冲激光，并经上述处理后快速判断所接收的脉冲激光是在预设激光能量范围内还是在预设激光能量范围外，并以接近比较的方式相对准确地获知所接收的脉冲激光的具体能量值，以快速判断激光器90的运行状态。
请继续参考图9，为本发明激光消融仪300的第一实施例示意图。激光消融仪300包括控制器92和上述激光能量反馈装置200。操作人员通过控制器92设定激光器90发射的激光能量值(一般会有允许的误差范围)或激光能量范围(狭义上)后，激光器90即发射激光进行消融治疗，如血管内钙化、斑块、血栓或闭塞等病变的激光消融。激光能量反馈电路100的光电传感器实时采集激光器90发射的激光并转换为光电流，由激光能量反馈电路100进行以上处理后反馈给控制器92，以便操作人员实时监控激光消融仪300的运行状态，进行精准治疗，即使激光器90发射的激光超出设定的激光能量范围也可以及时进行调整，避免发生严重后果和意外。
以上所述实施例仅表达了发明的有限实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进或变劣，如广义上的激光能量范围包括有允许误差范围的激光能量值和上述狭义上的激光能量范围，本发明中的激光能量范围一般是指广义上的，这些都属于发明的保护范围。因此，发明专利的保护范围以权利要求为准。
Claims (18)
1.一种激光能量反馈电路，其特征在于，所述激光能量反馈电路包括脉冲激光接收电路、与所述脉冲激光接收电路电连接的电压信号产生电路、与所述电压信号产生电路电连接的高速比较电路、与所述高速比较电路电连接的锁存电路、与所述锁存电路电连接的控制处理电路、与所述控制处理电路电连接的数模转换电路和高压电源生成电路，所述数模转换电路与所述高速比较电路电连接，所述高压电源生成电路与所述脉冲激光接收电路电连接，所述脉冲激光接收电路包括接收脉冲激光的光电传感器，所述高压电源生成电路用于将低压升至高压以驱动所述光电传感器，所述高速比较电路包括第一高速比较器和第二高速比较器，所述电压信号产生电路用于将所述脉冲激光接收电路生成的光电流转换为电压并分别输出给所述第一高速比较器和第二高速比较器，所述控制处理电路发送指令至所述数模转换电路而控制所述数模转换电路将对应预设激光能量范围上限和下限的第一电压和第二电压分别输出给所述第一高速比较器和第二高速比较器，所述第一高速比较器和第二高速比较器比较后将比较结果暂存于所述锁存电路，所述控制处理电路读取所述比较结果以判断所接收的脉冲激光是在预设激光能量范围内还是在预设激光能量范围外；
所述第一高速比较器的比较结果与所述第二高速比较器的比较结果不同时，所述控制处理电路判断所接收的脉冲激光在预设激光能量范围内；
所述第一高速比较器的比较结果与所述第二高速比较器的比较结果相同时，所述控制处理电路判断所接收的脉冲激光在预设激光能量范围外。
2.如权利要求1所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述控制处理电路控制所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变小或不断变大的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号，该高速比较器逐次比较所述电压信号产生电路生成的电压信号与该系列不同的电压信号并将比较结果暂存于所述锁存电路，当所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果不同时，则将所述数模转换电路前一时刻输出的电压信号视作所述电压信号产生电路生成的该电压信号。
3.如权利要求2所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述控制处理电路控制所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变小的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号时，若接近对应脉冲激光能量范围下限的电压信号，所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果仍然相同时，则所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变大的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号，直至所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果不同。
4.如权利要求2所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述控制处理电路控制所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变大的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号时，若接近对应脉冲激光能量范围上限的电压信号，所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果仍然相同时，则所述数模转换电路以对应脉冲激光能量的预定值的电压信号为起点以不断变小的方式向任一高速比较器输入一系列不同的电压信号，直至所述控制处理电路判断前后相邻的两个比较结果不同。
5.如权利要求3或4所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述高速比较电路还包括第三高速比较器，所述第一高速比较器、第二高速比较器和第三高速比较器的第一输入端同时电连接所述电压信号产生电路、第二输入端电连接所述数模转换电路、输出端电连接所述锁存电路。
6.如权利要求5所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述控制处理电路包括具有单片机U4的微控制器。
7.如权利要求6所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述光电传感器为光电接收二极管D1。
8.如权利要求7所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述脉冲激光接收电路还包括滤波电容C1、限流电阻R1，所述滤波电容C1连接所述光电接收二极管D1的第2引脚以滤波。
9.如权利要求8所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述高压电源生成电路包括开关管Q1、电感L1、二极管D2、稳压二极管D3、D4、D5，所述电感L1的第1引脚连接电源，开关管Q1的第1引脚连接所述单片机U4、第2引脚接地、第3引脚连接所述电感L1的第2引脚，所述二极管D2的第1引脚连接所述开关管Q1的第3引脚，所述稳压二极管D3、D4、D5串联连接并连接所述二极管D2的第2引脚，所述稳压二极管D3通过所述限流电阻R1连接所述光电接收二极管D1的第2引脚。
10.如权利要求6所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述数模转换电路包括数模转换芯片IC1，所述数模转换芯片IC1的四个引脚分别连接所述单片机U4的四个对应引脚，让所述单片机U4通过发送指令来控制所述数模转换芯片IC1，所述数模转换芯片的另外三个引脚分别连接所述第一高速比较器、第二高速比较器和第三高速比较器的第二输入端。
11.如权利要求7所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述电压信号产生电路包括检流电阻R2和电阻R3，所述检流电阻R2用于将光电流转换成电压，其一端连接于所述光电接收二极管D1的第1引脚、另一端接地，所述光电接收二极管D1的第1引脚通过电阻R3分别连接所述第一高速比较器、第二高速比较器和第三高速比较器的第一输入端。
12.如权利要求6所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述控制处理电路还包括复位电路，所述复位电路包括上拉电阻R4和滤波电容C2，所述上拉电阻R4和滤波电容C2串联并连接到RESET信号，RESET信号通过电阻R6连接到所述单片机U4。
13.如权利要求6所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述控制处理电路还包括具有滤波电容C3的滤波电路，所述滤波电容C3连接于所述单片机U4并接地。
14.如权利要求6所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述控制处理电路还包括晶振电路，所述晶振电路包括晶振Y1和电容C4、C5，所述电容C4、C5分别连接所述晶振Y1的第2引脚和第1引脚，并分别连接所述单片机U4，为所述单片机U4的正常工作提供频率信号。
15.如权利要求6所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述锁存电路连接所述单片机U4的三个引脚。
16.如权利要求1所述的一种激光能量反馈电路，其特征在于：所述激光能量反馈电路还包括电源电路，所述电源电路与所述高速比较电路、所述锁存电路、所述控制处理电路、所述数模转换电路和所述高压电源生成电路电连接，以提供电源电压。
17.一种激光能量反馈装置，其特征在于，所述激光能量反馈装置包括激光器和如权利要求1-16中任一项所述的激光能量反馈电路，所述激光能量反馈电路利用光电传感器采集所述激光器发射的脉冲激光并经处理以判断所接收的脉冲激光是在预设激光能量范围内还是在预设激光能量范围外。
18.一种激光消融仪，其特征在于，所述激光消融仪包括控制器和如权利要求17所述的激光能量反馈装置，所述控制器根据所述激光能量反馈装置的反馈调整所述激光器发射的脉冲激光能量。
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