CN1297143A

CN1297143A - 掌中激光探测器

Info

Publication number: CN1297143A
Application number: CN 00135450
Authority: CN
Inventors: 何兴; 吴宪安; 郁麒麟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2001-05-30

Abstract

掌中激光探测器用于判断激光仪器是否发出了激光和进行激光功率强弱的分析。通过转动衰减片调节盘和调节放大电路的增益,既可探测固体激光器发出的兆瓦级激光,又可探测半导体激光器等发出的瓦级、微瓦级激光并进行声光报警。探测功率范围:5×10^－6W～5×10⁷W,波长范围:0.4μm～1.6μm。设计严谨,安全实用,体积极小,便于携带,是从事激光仪器的生产、使用,特别是军队及其它维修保障人员不可多得的工具性器具。

Description

掌中激光探测器

本发明涉及一种激光探测装置，尤其是一种对不可见波长的激光进行探测的，响应功率与波长范围很宽的通用微型掌中激光探测器。

随着科技的发展，激光已经在多个领域得到广泛运用。在军事上，激光测距机、火力控制系统、激光雷达、激光敌我识别和通信系统、激光定位仪、激光制导仪、激光干扰仪、激光枪械以及各种激光模拟训练器等实用产品层出不穷、相继问世。在医学上，出现了激光针灸仪、激光美容仪等多种仪器。通讯上则使用了多种波长的半导体激光器。这些激光产品，尤其是军用激光产品发出的大部分是人眼不可见的激光。另外，这些能量高度集中的激光对人眼都有伤害，在一定距离内，人眼不能正视激光。

采取什么方法判断这些激光仪器是否能正常发出激光？有没有发出激光？能否概略判断激光功率的强弱？这是激光仪器在生产过程、使用阶段，特别是在维修之前以及维修过程中必须要解决的重要问题。

目前，生产厂家用于判断激光产品的不可见激光是否有激光发出的方法有几种。一种是对固体激光器发出的单脉冲激光进行探测。如Nd：YAG发出的激光。这种激光脉冲功率可达兆瓦级，所以常用一光学透镜聚焦，在该透镜的焦平面上放置一金属板，激光仪器发出的激光与金属板相撞，就会发出闪光和撞击声。一种是对半导体激光器发出的激光进行探测。半导体激光器发出的激光能量低，不能用透镜聚焦的方法探测，要用专用夜视仪器。另一种则用能量计等特殊仪器探测激光，各种不同波长的激光要配备相应的能量计和探头。以上探测方法比较繁琐，需要的仪器价格昂贵，更不能随身携带，不能对多种波长的激光兼顾进行探测，而且危险性大，操作中必须非常小心。这些激光探测设备，只有专业生产厂家配备，而对使用、维修人员用于判断不可见激光的有无和概略判断激光能量的强弱的掌中型通用探测器，国内外还未见到。

本发明的目的是提供一种不可见激光的微型掌中激光探测器。该探测器既可探测固体激光器发出的兆瓦级激光，又可探测半导体激光器发出的瓦级、微瓦级激光，经改换不同中心波长的光电接收二极管还可以探测气体激光器发出的激光。通过调节衰减片衰减值的大小和调节放大电路的增益，该探测器的探测功率可达5×10^-6W～5×10⁷W，范围很宽；探测的激光波长范围亦很宽，为0.4μm～1.6μm。探测器探测到被测激光仪器发出的激光后，会立即发出光指示并进行声报警，响度可达60dB。掌中激光探测器的体积仅仅比普通香烟盒大一点，便于携带，是从事激光产品的生产、使用，特别是激光仪器的维修保障人员不可多得的工具性器具。

本发明的目的是这样实现的：

掌中激光探测器为一长方体盒体，盒上装有按键式电源开关、衰减片调节盘、光学透镜、增益调节电位器、激光信号兼电源指示灯等。盒中装有光学零件、光电接收二极管、印制电路板和一个市售9V普通叠层电池等。

盒体头部的光学透镜为激光接收窗口，该透镜为一滤光镜，可滤除紫外光而允许红外光通过。滤光镜后为一聚光镜，光电接收二极管安装在聚光镜后部的焦平面上，可使进入滤光镜的被测激光信号汇聚于光电接收二极管的光敏面上。在聚光镜与光电接收二极管之间插入了衰减片调节盘(见附图1)。

衰减片调节盘为一扁圆柱形盘，盘中等间距镶嵌有数片不同衰减值的中性衰减片，衰减值可在100dB～0dB之间选择。图1中，图A装了4片，图B装了6片。图中，1-调节盘，2-衰减片，3-中心轴，4-滚花部位。盘的周边直纹滚花，盘的边缘凸起探测器盒体外部2～3mm。拨动凸起的滚花部位，盘可绕中心轴转动，从而可让某一衰减片的中心对准光电接收二极管。

滤光镜、聚光镜、衰减片、光电接收二极管处于同一光轴上。其光学系统图见附图2。图2中，11-滤光镜，12-聚光镜，2-衰减片，1-调节盘，3-中心轴，13-光电接收二极管，14-印制线路板。

电路由增益调节电路、第一级放大、第二级放大、整形单稳电路、报警电路等组成。增益调节电位器安装于盒体上，调节该电位器，第一级放大电路的偏置电压可在零伏到一定数值的电压范围内变化，从而控制了放大电路的整体增益。

电源指示灯为一红色发光二极管，它既是电源指示灯，又是有无激光的光指示灯；接通电源后，它发出稳定的红光，接收到激光信号后，它则发出红色闪光指示。

盒体上还刻有一些小孔，蜂鸣器的报警声从孔中传出。

使用时，手握该盒体，将滤光镜靠近激光仪器的激光输出窗口。掌中激光探测器接收到激光，就会发出闪光指示和响声。如果探测的是脉冲式激光，则可直接探测；如果探测的是连续激光，则只要将探测器晃动探测即可。先拨动衰减片调节盘，让具有最大衰减值的衰减片中央处于聚光镜与光电接收二极管之间。增益调节电位器调至最小。若有声光报警，则被测激光为功率大于50MW的强激光；若没有报警，再拨动衰减片调节盘，让具有次强衰减值的衰减片中央处于聚光镜与光电接收二极管之间，若有声光报警，则被测激光为功率小于0.5MW的激光。若仍没有激光报警，则可再改换衰减片……直至最后一个0dB的衰减片。再结合调节增益调节电位器，可设定最小可探测功率。具体方法是：用一台输出功率符合指标的被检产品作检测的标准产品，分别调衰减片衰减值与增益调节电位器，使掌中激光探测器处于临界探测到的状态。此时锁定增益调节电位器。然后即可用掌中激光探测器去探测其它同类的被检产品，只要掌中激光探测器有光指示与声报警，就说明该产品的激光输出功率满足使用要求。这样通过更换不同衰减值的衰减片与调节增益，可立即判断被测激光仪器是否有激光输出和经简单分析可判断激光输出功率是否满足使用要求。

下面结合实施例对本发明的电路及结构和连接关系进行更为详细的说明。

图3是本发明的电原理框图

图4是本发明的电原理简图

图3中，11-滤光镜，12-聚光镜，2-衰减片，21-光电接收二极管电路，22-增益调节电路，23-第一级放大电路，24-第二级放大电路，25-门限电路，26-整形单稳电路，27-延时电路，28-声报警电路，29-电源指示及光报警指示电路，30-V_C升压电路，31-V_D稳压电路。

图4中，GD₁-光电接收二极管，R₁～R₁₆-电阻器，C₁～C₈-电容器，RP₁、RP₂-电位器，V₁～V₄-晶体三极管，V₅-晶体二极管，IC₁-四与非门集成电路，LED₁-发光二极管，FM₁-蜂鸣器，24-第二级放大电路，30-V_C升压电路，31-V_D稳压电路。

光电接收二极管电路由GD₁、R₁、C₁组成。GD₁的负极接V_C电源，正极经限流电阻R₁接地并经C₁耦合至V₁的基极。

R₂、RP₁、C₂、R₃组成增益调节电路。R₂一端接V_C电源，另一端经RP₁接地。RP₁的调节端经电容C₂接地并经R₃接V1的基极。调节RP₁便调节了V₁的偏压；调节RP₁可使V₁的偏压在零伏～数伏之间变化，从而可调整个放大器的增益。

V₁、V₂及其周围元件组成第一级放大电路，V₁放大，V₂属跟随器。V₂的基极直接接在V₁的集电极上。

R₈、RP₂、R₉、IC₁的第一个门组成极灵敏的门限电路，R₈、RP₂、R₉串联在V_D电源和地之间。RP₂的调节端接IC₁的第1脚并与耦合电容C₅相连。其基准电压由V_D稳压电路而来的，电压稳定，确保门限一经调定不会变化。前级传输来的信号只有与RP₂调节端的分压值相加大于一定的翻转电平，IC₁的3脚才有输出。所以调节了RP₂，即调节了IC₁的门限。

IC₁的第一个门与反馈电阻R₁₀、电容C₆组成整形单稳电路。R₁₀一端接IC₁的3脚，另一端接IC₁的2脚并经C₆接地，当IC₁的1脚为高电平，3脚即为低电平(3脚原为高，2脚也为高)，C₆经R₁₀放电，2脚为低电平后，3脚变为高电平，即输出了一个负脉冲，其宽度与R₁₀与C₆的乘积相关，使信号形成整形单稳负脉冲输出。

R₁₁、R₁₂、V₅、C₇及IC₁的第二个门组成延时电路。R₁₂的阻值小于R₁₁的阻值。当3脚为低电平时，C₇经V₅、R₁₂迅速放电，IC₁的第二个门输出高电平。当3脚变为高电平时，经R₁₁向C₇缓慢充电，直至C₇上的电压达到一定的翻转电平，IC₁的第二个门才开始翻转，从而达到延时的目的。

IC₁的第三个门与R₁₃、C₈、R₁₄、V₃、R₅、LED₁组成电源指示及激光信号的光指示电路。反馈电阻R₁₃接在IC₁的10脚与9脚之间，9脚经C₈接地，R₄的一端接IC₁的10脚，另一端接V₃的基极，R₁₅与LED₁串联后接在V₃的集电极与9V电源之间。打开电源后，常态时，IC₁的1脚为低，3脚为高，5、6脚为高，4、8脚为低，故10脚为高，V₃饱和，LED₁被点亮。当接收到激光信号后，10脚输出振荡波形，则LED₁出现闪亮。闪烁频率由C₈、R₁₃决定。

FM₁为9V组合式蜂鸣器，通电接响。R₁₆的一端接IC₁的4脚，另一端接V₄的基极，FM₁接在V₄的集电极与9V电源之间。

掌中激光探测器采用市售9V普通叠层电池供电，价廉、易售、轻便。

Claims

1、一种用来判断激光仪器是否发出了激光和概略判断激光功率强弱的掌中激光探测器，由光学系统、光电接收管与放大电路、声、光报警电路等组成，其特征在于：数片不同衰减值的衰减片镶嵌在一个衰减片调节盘上，转动该盘，可使某一片衰减片的中心处于接收窗口与光电接收管之间。

2、根据权利要求1所述掌中激光探测器，其特征是：滤光片、聚光镜、衰减片、光电接收管处于同一光路上。

3、根据权利要求1所述掌中激光探测器，其特征是：增益调节电位器RP₁安装于探测器的盒体上，R₂一端接V_c，另一端经RP₁接地，RP₁的调节端经C₂接地并经R₃接V₁的基极，调节RP₁，第一级放大电路的偏置电压可在零伏到数伏之间变化，从而可调整个放大电路的增益。

4、根据权利要求1所述掌中激光探测器，其特征是：R₈、RP₂、R₉串联在二次稳压电源与地之间，RP₂的调节端接与非门IC₁的1脚，反馈电阻R₁₀的一端接3脚，另一端接2脚并经C₆接地，组成极灵敏的门限及整形单稳电路。

5、根据权利要求1所述掌中激光探测器，其特征是：反馈电阻R₁₃接在与非门的10脚与9脚之间，9脚经C₈接地，R₄的一端接10脚另一端接V₃的基极，R₁₅与LED₁串联后接在V₁₄的集电极与电源之间，把电源指示与信号指示结合在一起。

6、根据权利要求1所述掌中激光探测器，其特征是：采用9V普通市售叠层电池供电，FM₁接在9V电源与V₄的集电极之间。