CN210428213U - 一种半导体激光的红外探温反馈系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种半导体激光的红外探温反馈系统，包括依次电连接的触摸显示屏、第一单片机、功率调整电路、驱动电路、激光器，以及温度采集模块和温度计算模块；所述温度采集模块包括红外传感器和第三单片机；所述红外传感器与所述第三单片机电连接，所述第三单片机以无线方式与所述温度计算模块连接；所述温度计算模块以无线方式与所述第三单片机连接，其输出端与所述功率调整电路电连接。本实用新型通过红外探温反馈，有效的实时的控制调整激光器的输出功率，防止由于局部温度上升导致的组织变形或损伤。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体激光设备领域，特别涉及一种半导体激光的红外探温反馈系统。
背景技术
目前随着实用半导体激光设备作为理疗使用的临床应用日渐增加。但采用红外激光时，其生热的效率较高，所产生的热随激光功率密度而决定的。根据临床分析温度上升会导致组织变形，损伤等。在如此发展趋势下，迫切需要一种操作简单，功能有效的温度反馈系统。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种半导体激光的红外探温反馈系统，通过红外探温反馈，有效的实时的控制调整激光器的输出功率，防止由于局部温度上升导致的组织变形或损伤。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种半导体激光的红外探温反馈系统，包括依次电连接的触摸显示屏、第一单片机、功率调整电路、驱动电路、激光器，以及温度采集模块和温度计算模块；
所述温度采集模块包括红外传感器和第三单片机；所述红外传感器与所述第三单片机电连接，所述第三单片机以无线方式与所述温度计算模块连接；
所述温度计算模块以无线方式与所述第三单片机连接，其输出端与所述功率调整电路电连接。
进一步的，所述功率调整电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一三极管、第二三极管、第三三极管、下拉电阻以及采样电阻；所述第一运算放大器的正相输入端作为所述功率调整电路的第一控制端与所述第一单片机电连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一三极管的基极、第二三极管的发射极以及第三三极管的发射极电连接；所述第一三极管集电极接采样电阻后作为所述功率调整电路的输出与所述驱动电路的输入端电连接，第一三极管发射极接下拉电阻后接地；所述第二三极管的基极作为所述功率调整电路的第二控制端与所述温度计算模块的输出端连接；所述第三三极管的基极与所述第二运算放大器的输出端电连接；所述第二运算放大器的正相输入端与所述驱动电路的输出端电连接，所述第二运算放大器的反相输入端接基准电压；其中所述第一三极管为NPN三极管，所述第二三极管和第三三极管为PNP三极管。
进一步的，所述温度计算模块包括第二单片机，所述第二单片机采用nRF52832蓝牙模块，以无线方式接收所述第三单片机发送的信号，所述第二单片机内预设有比较阈值，所述第二单片机在接收到所述第三单片机发送的信号后与所述比较阈值进行比较，根据比较结果，所述第二单片机的其中一IO引脚经两组滤波放大电路后输出控制信号。
进一步的，所述温度采集模块包括红外传感器和第三单片机，所述第三单片机采用nRF52832蓝牙模块，所述红外传感器采用Si+InGaAs类型的红外传感器，采集环境温度以及激光器照射部位温度，所述红外传感器通过滤波放大电路接入所述第三单片机，所述第三单片机以无线方式与所述温度计算模块连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过温度采集模块以及温度计算模块采集计算激光器照射局部温度并通过比较后反馈至功率调整电路，功率调整根据实时计算的温度信号，进行补偿，实现了输出到目标温度的可控性，同时增加了激光功率输出的安全性，使得本发明在临床应用中效果稳定、可靠、显著。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种半导体激光的红外探温反馈系统结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的功率调整电路原理图；
图3为本实用新型实施例提供的温度计算模块电路原理图；
图4为本实用新型实施例提供的温度采集模块电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种半导体激光的红外探温反馈系统，包括依次电连接的触摸显示屏、第一单片机、功率调整电路、驱动电路(常用电路，并未示出具体电路图)、激光器，以及温度采集模块和温度计算模块。第一单片机可以采用STM32系列单片机实现触摸显示屏的显示控制以及触控信息的输入。
所述温度采集模块包括红外传感器U4和第三单片机U3；所述红外传感器与所述第三单片机电连接，所述第三单片机以无线方式与所述温度计算模块连接；
所述温度计算模块以无线方式与所述第三单片机U3连接，其输出端与所述功率调整电路电连接。
具体的，所述功率调整电路，如图2所示，包括第一运算放大器U9、第二运算放大器U10、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、下拉电阻R32以及采样电阻R31；所述第一运算放大器U9的正相输入端作为所述功率调整电路的第一控制端ctr1与所述第一单片机电连接，所述第一运算放大器U9的输出端与所述第一三极管Q1的基极、第二三极管Q2的发射极以及第三三极管Q3的发射极电连接；所述第一三极管Q1集电极接采样电阻后作为所述功率调整电路的输出与所述驱动电路的输入端电连接，第一三极管Q1发射极接下拉电阻后接地；所述第二三极管Q2的基极作为所述功率调整电路的第二控制端ctr2与所述温度计算模块的输出端连接；所述第三三极管Q3的基极与所述第二运算放大器U10的输出端电连接；所述第二运算放大器U10在这里作为比较器使用，其正相输入端与所述驱动电路的输出端电连接，接收激光器的输入电压FBIN，所述第二运算放大器U10的反相输入端接基准电压1.206V，比较后输出结果，根据输出结果功率调整电路调整激光器输出功率。
其中所述第一三极管Q1为NPN三极管，所述第二三极管Q2和第三三极管Q3为PNP三极管。
进一步的，所述温度计算模块，如图3所示，包括第二单片机U2，所述第二单片机采用nRF52832蓝牙模块，以无线方式接收所述第三单片机发送的信号，所述第二单片机内预设有比较阈值，所述第二单片机在接收到所述第三单片机发送的信号后与所述比较阈值进行比较，根据比较结果，所述第二单片机的其中一IO引脚经两组滤波放大电路(如图中所示)后输出控制信号。
进一步的，所述温度采集模块，如图4所示，包括红外传感器U4和第三单片机U3，所述第三单片机采用nRF52832蓝牙模块，所述红外传感器采用Si+InGaAs类型的红外传感器，采集环境温度以及激光器照射部位温度。所述红外传感器通过滤波放大电路接入所述第三单片机，所述第三单片机以无线方式与所述温度计算模块连接。
第三单片机接收到红外传感器的信号后，利用黑体辐射算法计算出辐射温度对应的电压信号，然后以无线方式将该电压信号数据发送给第二单片机。
所述的黑体辐射算法为本领域的常用技术手段。
红外传感器采用非接触温度探测，当激光到目标物体表面，形成积热，产生红外辐射，通过红外辐射的光谱和黑体算法得到目标物体的温度值。由于激光是光辐射，同时在临床理疗过程中，激光器会随着照射目标大小位置的不同进行移动，采用非接触式探温方式，红外温度传感器不需要固定在照射位置，可以跟随激光移动实时探温。
而且现有技术中为了测量激光器的发射温度，通常会在激光器内部设置激光器功率探测模块，进而得到激光器辐射温度。但在实际的临床理疗过程中，激光器并非与理疗部位直接接触的，而是间隔一定的距离进行照射理疗，而且间隔的距离长短也会影响目标理疗部位的受热温度，因此在激光器内部探测激光器辐射温度，并不能准确的采集到的目标物体的温度值，这就会影响到最终的反馈控制。
本实用新型通过温度采集模块以及温度计算模块采集计算激光器照射局部温度并通过比较后反馈至功率调整电路，功率调整根据实时计算的温度信号，进行补偿，实现了输出到目标温度的可控性，同时增加了激光功率输出的安全性，使得本发明在临床应用中效果稳定、可靠、显著。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种半导体激光的红外探温反馈系统，其特征在于，包括依次电连接的触摸显示屏、第一单片机、功率调整电路、驱动电路、激光器，以及温度采集模块和温度计算模块；
所述温度采集模块包括红外传感器和第三单片机；所述红外传感器与所述第三单片机电连接，所述第三单片机以无线方式与所述温度计算模块连接；
所述温度计算模块以无线方式与所述第三单片机连接，其输出端与所述功率调整电路电连接。
2.根据权利要求1所述一种半导体激光的红外探温反馈系统，其特征在于，所述功率调整电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一三极管、第二三极管、第三三极管、下拉电阻以及采样电阻；所述第一运算放大器的正相输入端作为所述功率调整电路的第一控制端与所述第一单片机电连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一三极管的基极、第二三极管的发射极以及第三三极管的发射极电连接；所述第一三极管集电极接采样电阻后作为所述功率调整电路的输出与所述驱动电路的输入端电连接，第一三极管发射极接下拉电阻后接地；所述第二三极管的基极作为所述功率调整电路的第二控制端与所述温度计算模块的输出端连接；所述第三三极管的基极与所述第二运算放大器的输出端电连接；所述第二运算放大器的正相输入端与所述驱动电路的输出端电连接，所述第二运算放大器的反相输入端接基准电压；其中所述第一三极管为NPN三极管，所述第二三极管和第三三极管为PNP三极管。
3.根据权利要求2所述一种半导体激光的红外探温反馈系统，其特征在于，所述温度计算模块包括第二单片机，所述第二单片机采用nRF52832蓝牙模块，以无线方式接收所述第三单片机发送的信号，所述第二单片机内预设有比较阈值，所述第二单片机在接收到所述第三单片机发送的信号后与所述比较阈值进行比较，根据比较结果，所述第二单片机的其中一IO引脚经两组滤波放大电路后输出控制信号。
4.根据权利要求1所述一种半导体激光的红外探温反馈系统，其特征在于，所述温度采集模块包括红外传感器和第三单片机，所述第三单片机采用nRF52832蓝牙模块，所述红外传感器采用Si+InGaAs类型的红外传感器，采集环境温度以及激光器照射部位温度，所述红外传感器通过滤波放大电路接入所述第三单片机，所述第三单片机以无线方式与所述温度计算模块连接。
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| CN201921172893.2U CN210428213U (zh) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 一种半导体激光的红外探温反馈系统 |
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| CN201921172893.2U CN210428213U (zh) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 一种半导体激光的红外探温反馈系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110413023A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-05 | 武汉芸禾光电技术有限公司 | 一种半导体激光的红外探温反馈系统 |
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| CN110413023A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-05 | 武汉芸禾光电技术有限公司 | 一种半导体激光的红外探温反馈系统 |
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