CN208313427U - 一种测量激光的功率计 - Google Patents
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Abstract
一种测量激光的功率计，涉及激光检测领域，解决了现有激光器功率计存在的功耗高、体积和重量大的问题。该功率计包括壳体；安装在壳体上的激光采样装置，激光采样装置包括热物质和嵌入在热物质中的温度传感器，温度传感器通过单总线与主线路板相连；安装在壳体外部的按钮和显示屏；均安装在壳体内部的主线路板和电池；按钮、显示屏、电池均与主线路板相连；照射到热物质正面靶区的激光能量产生温升，通过温度传感器将热物质中的温度变化信号转换为数字信号，主线路板读取该数字信号，通过计算得出激光的功率值并通过显示屏进行显示。该功率计体积小，重量轻，操作简单，携带方便；手持测量，能更好地适应各种工业生产场合，实用性更强。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光检测技术领域，具体涉及一种测量激光的功率计。
背景技术
激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明。自1960年美国物理学家研制出第一台激光器以来，激光器的发展越来越快，种类也越来越多。其中的二氧化碳激光器是目前连续输出功率较高的一种激光器，它商业产品成熟，被广泛应用到材料加工、环境测量等各个领域。激光的功率是激光器最重要的技术参数之一。在生产、检验、维修激光设备过程中，均需对激光设备或仪器的激光功率进行测量，因此激光功率计是必不可少的测量装置之一。而在很多批量加工、生产工业现场是不需要测量多种波长光源的功率，大多数工业生产现场只需对一种固定波长的光源分时段随机监测它的功率值即可，这就要求激光功率计能够自给电源，工作灵活，操作简单。
目前激光器的探头传感器有热电堆式和半导体式两种。半导体式探头是利用半导体PN节上的光生伏特效应来将光能转化为电信号，再通过系列接口电路、转换电路得出功率值。另一种热电堆式是利用激光的热效应，将热能转化成电能从而得出测量结果。热电堆式功率计可以记录功率连续不断，以低于1秒的延时时间，它包括一个“功率计探头”，通过电缆与显示控制台分离。然而，无论是热电堆式和半导体式，都是通过传感器输出模拟量形式的测量值。也就是说激光器的探头传感器采集回的数据都是模拟量形式的，需要通过单独的补偿电路将其转化成数字量以提高测量精准度，例如A/D转换电路，然后再计算得出功率值。由于单独的补偿电路需要单独供电，因此，搭建电路需要电气电子元件，这就增加了电路功耗，提高了测量成本。另外，激光器的探头传感器需要连续工作，因此，在设计时其体积和重量都很大。在很多情况下，探头由于尺寸较大而无法插入有限的测量空间；此外，探头与显示控制的分离使得热电堆式功率计在易用性方面略低于理想值；而对使用环境、空间上都有一定的局限性。
实用新型内容
为了解决现有激光器功率计存在的功耗高、体积和重量大的问题，本实用新型提供一种测量激光的功率计。本实用新型在提供新功能的同时，消除现有技术对于新一类可手持便携式功率计的限制，实现真正的超低功耗。
本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本实用新型的一种测量激光的功率计，包括：壳体；
安装在壳体上的激光采样装置，所述激光采样装置包括热物质和嵌入在热物质中的温度传感器，所述温度传感器通过单总线与主线路板相连；
安装在壳体外部的按钮和显示屏；
均安装在壳体内部的主线路板和电池；
所述按钮、显示屏、电池均与主线路板相连；
照射到热物质正面靶区的激光能量产生温升，通过温度传感器将热物质中的温度变化信号转换为数字信号，主线路板读取该数字信号，通过计算得出激光的功率值并通过显示屏进行显示。
进一步的，还包括：设置在壳体内部且与主线路板相连的蜂鸣器；测量结束后，由主线路板向蜂鸣器发送控制信号，由蜂鸣器发出可听信号，通知操作员测量结束。
进一步的，所述蜂鸣器具体采用：FSBUZZ品牌的FST-9018型号。
进一步的，所述热物质为铝。
进一步的，所述壳体采用机械一体化加工成型；所述壳体前端设计成圆形结构，后端设计成矩形结构；所述壳体的矩形结构后端设计有端盖，端盖上设计有纹路。
进一步的，所述圆形结构中间部分设计成安装孔，所述激光采样装置安装在安装孔中；所述按钮安装在矩形结构前端；所述显示屏安装在矩形结构中间位置。
进一步的，所述电池采用3V纽扣电池。
进一步的，所述温度传感器购自美国DALLAS半导体公司，型号为DS18B20。
进一步的，所述主线路板选用型号为MSP430F1132的主控芯片，工作电压范围为1.8～3.6V；活动模式为1MHz、2.2V时200uA；待机模式为0.7uA；从待机到唤醒不超过6us。
进一步的，该功率计的厚度平均为10～13mm，重量为145～160g。
本发明的有益效果是：
1、本实用新型的激光功率计是一种手持式、便携式、超低功耗测量装置。本实用新型的完全低功耗工作模式，只需内置3V纽扣电池就能正常工作，测量显示功率值，无须单独连接电源。
2、本实用新型省去了模拟量向数字量转换的A/D转换电路，从电路硬件上实现了与现有技术相比节省功耗的目的。
3、本实用新型中，在激光采样装置和主线路板之间不需要另外设置任何外围电路和电子元件，降低了电路的功耗，实现了超低功耗设计。
4、本实用新型中，激光采集部分和功率计算部分结合紧密，电路实现最简化，使得本发明成本低、加工简单。
5、本实用新型的功率计电路设计简单，体积小，重量轻，操作简单，携带方便；手持测量，能更好地适应各种工业生产场合，实用性更强。
附图说明
图1为本实用新型的一种测量激光的功率计的结构示意图。
图2为本实用新型涉及的线路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1至图2所示，本实用新型的一种测量激光的功率计，是一种手持式、便携式且具有超低功耗的功率计，其主要包括：壳体1、激光采样装置2、按钮3、显示屏4、主线路板、蜂鸣器、电池。其中，所说的主线路板、蜂鸣器、电池均安装在壳体1内部。
壳体1整体采用机械一体化加工成型。壳体1前端设计成圆形结构，圆形结构中间部分设计成安装孔，激光采样装置2安装在安装孔中，即激光采样装置2安装在壳体1前端的圆形结构中间位置。
壳体1后端设计成矩形结构，壳体1的矩形结构后端设计有端盖，端盖上设计纹路，人手指可以轻松打开，方便更换电池，体现了实用性强的特点。按钮3安装在矩形结构前端，而显示屏4安装在矩形结构中间位置。主线路板、蜂鸣器、电池均安装在矩形结构内部。按钮3、显示屏4、蜂鸣器、电池均与主线路板相连，如图2所示。
主线路板与激光采样装置2之间采用单线接口方式相连。仅需要1根信号线和1根地线(GND)就可以实现双向通讯。在使用中不需要任何外围元件，直接读出被测温度，可以在93.75ms内完成9位的数字量。数据总线本身可以向激光采样装置2供电，电压3V。无需外接电源，简单可靠，从而实现了数据通讯的低功耗。
本实施方式中，电池采用3V纽扣电池。
为了提醒操作员测量周期已完成，设计了用于声音提示的蜂鸣器，测量结束后，由主线路板向蜂鸣器发送控制信号，然后由蜂鸣器发出可听信号，通知操作员测量时段已完成。蜂鸣器具体采用：FSBUZZ品牌的FST-9018型号。
本实施方式中，激光采样装置2包括热物质和温度传感器。温度传感器嵌入在热物质中，同时温度传感器还通过单总线与主线路板相连。热物质通常采用铝或其他具有“黑色”吸收涂层的金属。测量时，照射到热物质正面靶区的激光能量会产生温升并被温度传感器检测到，即激光能量从该热物质被引导至嵌入在热物质中的温度传感器。温度传感器将热物质中的温度变化信号转换为数字信号。主线路板读取该数字信号，通过计算得出激光的功率值并将该功率值通过显示屏4进行显示。
本实施方式中，温度传感器购自美国DALLAS半导体公司，型号为DS18B20。该电子器件是一种智能型温度传感器，它能够直接读出被测温度值，然后存储到它内部的寄存器中。温度传感器如果选用其他种类，或同公司不同款温度传感器也可以实现，但响应速度和外围电路都不够理想。该型号的温度传感器内部包括七个部分：寄生电源、温度传感模块、64位ROM与单线接口、高速暂存器、TH触发寄存器和TL触发寄存器，分别用来存储主芯片设定的温度上下限值、存储和控制逻辑、位循环冗余校验码(CRC)发生器。以上所述功能的电路均集成在温度传感器内部。该型号的温度传感器不需要单独提供电源，不需要外围元件及电路，通过此型号温度传感器的使用可以实现整个功率计的超低功耗。另外，需要说明的是，此型号的温度传感器在测量温度时的原理和过程均为公知技术，在此不再表述。
本实施方式中，主线路板具体选用型号为MSP430F1132的主控芯片，工作电压范围为1.8～3.6V；活动模式为1MHz、2.2V时200uA；待机模式为0.7uA；从待机到唤醒不超过6us。主线路板读取温度传感器输出的数字信号并对该数字信号进行计算得出激光功率值。为了实现主线路板的功能，例如读取温度传感器输出的数字信号、计算激光功率值、蜂鸣器的声音提示、功率值在显示屏4上的显示，这些功能是通过本领域普通技术人员在主线路板中嵌入控制程序而实现的，本领域普通技术人员根据想要实现的功能以及利用程序编程手册即可实现对所说的控制程序的编写和嵌入，因此，主线路板中的程序处理过程并不是本实用新型的发明点。
本实用新型的一种测量激光的功率计，整体厚度平均为10～13mm，重量为145～160g，最好为153g左右，携带轻便，使用灵活。
以下结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。
测量实验条件包括：同功率计同光源不同功率、同功率计不同光源不同功率、同功率计不同光源同功率。
实施例1
功率计编号：A0030
热物质：铝
补偿系数：4.1
修正系数：0.0014
实施例2
功率计编号：A0031
热物质：铝
补偿系数：4.06
修正系数：0.00138
实施例3
功率计编号：A0033
热物质：铝
补偿系数：4.12
修正系数：0.0014
实施例4
功率计编号：A0034
热物质：铝
补偿系数：4.1
修正系数：0.0014
实施例5
功率计编号：A0030
热物质：铝
补偿系数：4.1
修正系数：00014
总结：通过上述实施例可知，本实用新型的激光功率计在测量精度上大幅度提高，测量精度达到了99％。另外，一颗3V新电池，可以支持本功率计测量功率大概420次。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种测量激光的功率计，包括：壳体；其特征在于，还包括：
安装在壳体上的激光采样装置，所述激光采样装置包括热物质和嵌入在热物质中的温度传感器，所述温度传感器通过单总线与主线路板相连；
安装在壳体外部的按钮和显示屏；
均安装在壳体内部的主线路板和电池；
所述按钮、显示屏、电池均与主线路板相连；
照射到热物质正面靶区的激光能量产生温升，通过温度传感器将热物质中的温度变化信号转换为数字信号，主线路板读取该数字信号，通过计算得出激光的功率值并通过显示屏进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种测量激光的功率计，其特征在于，还包括：设置在壳体内部且与主线路板相连的蜂鸣器；测量结束后，由主线路板向蜂鸣器发送控制信号，由蜂鸣器发出可听信号，通知操作员测量结束。
3.根据权利要求2所述的一种测量激光的功率计，其特征在于，所述蜂鸣器采用：FSBUZZ品牌的FST-9018型号。
4.根据权利要求1所述的一种测量激光的功率计，其特征在于，所述热物质为铝。
5.根据权利要求1所述的一种测量激光的功率计，其特征在于，所述壳体采用机械一体化加工成型；所述壳体前端设计成圆形结构，后端设计成矩形结构；所述壳体的矩形结构后端设计有端盖，端盖上设计有纹路。
6.根据权利要求5所述的一种测量激光的功率计，其特征在于，所述圆形结构中间部分设计成安装孔，所述激光采样装置安装在安装孔中；所述按钮安装在矩形结构前端；所述显示屏安装在矩形结构中间位置。
7.根据权利要求1所述的一种测量激光的功率计，其特征在于，所述电池采用3V纽扣电池。
8.根据权利要求1所述的一种测量激光的功率计，其特征在于，所述温度传感器购自美国DALLAS半导体公司，型号为DS18B20。
9.根据权利要求1所述的一种测量激光的功率计，其特征在于，所述主线路板选用型号为MSP430F1132的主控芯片，工作电压范围为1.8～3.6V；活动模式为1MHz、2.2V时200uA；待机模式为0.7uA；从待机到唤醒不超过6us。
10.根据权利要求1所述的一种测量激光的功率计，其特征在于，该功率计的厚度平均为10～13mm，重量为145～160g。
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