CN210625848U - 小型一体便携式1060nm激光功率计 - Google Patents

Abstract

小型一体便携式1060nm激光功率计，涉及激光测量领域，包括激光接收器；固定在激光接收器下端的功率计主壳体；安装在激光接收器内部的激光接收面；固在激光接收器上端的密封上盖；安装在激光接收器侧面安装孔中的冷却水接头；PCB控制板，其上下端分别固定在激光接收器侧面和功率计主壳体侧面；与PCB控制板电连接的LCD触摸显示屏；显示屏密封保护盖板，其上下端分别固定在激光接收器侧面和功率计主壳体侧面，显示屏密封保护盖板罩住PCB控制板，LCD触摸显示屏露出显示屏密封保护盖板；采用热电偶台阶式分布方式安装在激光接收器中的11个高精度热敏电阻。本实用新型误差小，精度高，操作简单，拆装方便，成本低。

Description

小型一体便携式1060nm激光功率计

技术领域

本实用新型涉及激光测量技术领域，具体涉及一种小型一体便携式1060nm激光功率计。

背景技术

激光功率计是用来测试连续激光的功率或者脉冲激光在某一段时间的平均功率的仪器。激光功率计探头按照不同的原理和材料分为热电堆型(thermal)、光电二极管型(PD:Photodiode)以及包含两种传感器的综合探头(RP)。热电堆型激光功率计原理是通过热电堆结构将光能转换成热量，再转换为电信号输出，通过校准来精确测量激光功率的大小。光电二极管型激光功率计原理是光通过光电二极管产生反向电流，且光功率与电流大小成一定比例关系，通过监测电流大小来精准测量激光功率大小。

市面上测量大功率(大于500W)1060nm的功率计多数为热电堆型激光功率计，由四部分组成，分别为表头、探头、用于表头与探头之间连接的数据线和表头电源线，其中探头用于接收激光，表头用于接收探头信号，对信号进行处理、计算以及显示。少数部分表头带有可充电的锂电池，表头可以连电源线使用，也可以不连电源线直接用锂电池供电，在电量用完时再用电源线充电。以上两种方式都是探头和表头分开的，探头和表头的连接都需要数据线。

现有的激光功率计存在以下问题：操作复杂，新人上手难；数据线、电源线容易遗忘或丢失，寻找起来费时费力；拆装繁琐；多波段测量，在单一波长测量市场上，价格昂贵，无竞争力；不便于携带；归零：设备在接收激光功率前，需要将设备现在的状态默认为0W，但若现在环境温度不与上次归零时的环境温度相同，开机后未接收激光功率前，设备会根据上一次环境温度的零点显示功率(例如显示2.3w/-3.5w等)，而不是显示0W，这样就需要重新将归零，误差较大。

实用新型内容

为了解决现有激光功率计存在的上述诸多问题，本实用新型提供小型一体便携式1060nm激光功率计。

本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的小型一体便携式1060nm激光功率计，包括：

激光接收器；

固定在激光接收器下端的功率计主壳体；

安装在激光接收器内部的激光接收件；

固在激光接收器上端的密封上盖；

安装在激光接收器侧面安装孔中的冷却水接头；

PCB控制板，其上下端分别固定在激光接收器侧面和功率计主壳体侧面；

与PCB控制板电连接的LCD触摸显示屏；

显示屏密封保护盖板，其上下端分别固定在激光接收器侧面和功率计主壳体侧面，所述显示屏密封保护盖板罩住PCB控制板，所述LCD触摸显示屏露出显示屏密封保护盖板；

采用热电偶台阶式分布方式安装在激光接收器中的11个高精度热敏电阻。

进一步的，所述激光接收器包括：侧面设置有两个安装孔的激光接收器本体、设置在激光接收器本体侧面的第一PCB控制板安装槽、设置在激光接收器本体内部的平板、设置在激光接收器本体中心且穿过平板的激光接收件安装孔、设置在激光接收器本体下端的凹槽。

进一步的，所述平板直径为34mm，厚度为2mm。

进一步的，所述功率计主壳体内部为中空，其上端设有卡固凸台，其侧面设有第二PCB控制板安装槽，功率计主壳体上的卡固凸台安装在激光接收器下端的凹槽中；所述将LCD触摸显示屏与PCB控制板连接固定后将PCB控制板安装在第一PCB控制板安装槽和第二PCB控制板安装槽中。

进一步的，所述激光接收件包括锥形台阶、设置在锥形台阶上的安装台、设置在安装台上的激光接收面；所述锥形台阶安装在激光接收器的激光接收件安装孔中，安装台卡固在激光接收件安装孔上端边缘，锥形台阶露出激光接收件安装孔下端即露出平板外侧；1高精度热敏电阻安装在锥形台阶顶端端面，剩余10个高精度热敏电阻均布在锥形台阶底部。

进一步的，所述激光接收面表面设有17圈水波纹结构，每个水波纹的横截面均为等边三角形，等边三角形的每条边边长均为0.5mm，相邻两圈水波纹间距均为1mm，测量最大光斑直径为34mm。

进一步的，所述锥形台阶高度为10mm，锥角为20°，锥角方向向内。

进一步的，所述激光接收件采用高热导率的石墨烯材料制成。

进一步的，所述密封上盖、冷却水接头、激光接收器均采用无氧铜镀金材质制成。

进一步的，所述PCB控制板上设有电池槽，用于更换锂电池。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型中，将激光接收面设计成石墨烯水波纹结构，同时将11个高精度热敏电阻采用热电偶的台阶式分布，激光接收面与高精度热敏电阻相互匹配使用时测温误差小，测量精度高。

本实用新型以热电堆型激光功率计为基础，将表头中PCB控制板和LCD触摸显示屏集成在探头里面，采用锂电池供电的全新方案，可以测量500W-2000W1060nm激光功率，解决了表头与探头分开且需数据线连接的问题以及设备归零误差大的问题。

本实用新型实现了小型化、一体化、便携式的结构设计，表头和探头集成，无需数据线连接，操作简单，上手快，免去丢失数据线或电源线的情况，拆装方便，能够实现多波段测量，价格低廉，结构简单，成本低，无需重新归零操作，误差小。

本实用新型可以应用于半导体激光器功率测量领域、气体激光器测量领域以及固体激光器测量领域等。

附图说明

图1为本实用新型的小型一体便携式1060nm激光功率计的结构示意图。

图2为本实用新型的小型一体便携式1060nm激光功率计的爆炸图。

图3为激光接收器的结构示意图。

图4为激光接收器的结构示意图。

图5为激光接收件的结构示意图。

图6为激光接收件的结构示意图。

图7为激光接收面的结构示意图。

图8为激光接收器与激光接收面安装后的示意图。

图9为激光接收器与激光接收面安装后的示意图。

图10为高精度热敏电阻安装示意图。

图中：1、激光接收件，2、密封上盖，3、冷却水接头，4、激光接收器，5、功率计主壳体，6、PCB控制板，7、显示屏密封保护盖板，8、高精度热敏电阻，9、LCD触摸显示屏。

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和图2所示，本实用新型的小型一体便携式1060nm激光功率计，主要包括：激光接收件1、密封上盖2、冷却水接头3、激光接收器4、功率计主壳体5、PCB控制板6、显示屏密封保护盖板7、11个高精度热敏电阻8、LCD触摸显示屏9。

如图5、图6和图7所示，激光接收件1整体采用高热导率的石墨烯材料制成，激光接收件1由激光接收面11、锥形台阶12、安装台13组成。安装台13固定在锥形台阶12大直径的一端端面上，激光接收面11设置在安装台13表面。锥形台阶11的高度为10mm，锥角为20°，锥角方向向内。

激光接收面11表面设置有17圈水波纹结构，每个水波纹的横截面均为等边三角形，等边三角形的每条边边长均为0.5mm，相邻两圈水波纹间距均为1mm，可测量最大光斑直径为34mm。激光接收面11表面的水波纹结构相较于现有的平面二维结构传热更加均匀，同时激光接收面11与高精度热敏电阻8相互匹配使用时测温误差更小，测量精度更高。

如图3和图4所示，激光接收器4主要包括：激光接收器本体41、第一PCB控制板安装槽42、激光接收件安装孔43、凹槽44、平板45。激光接收器本体41侧面设置有两个安装孔。平板45设置在激光接收器本体41内部，平板45的直径为34mm，厚度为2mm。激光接收件安装孔43设置在激光接收器本体41中心且穿过平板45，凹槽44设置在激光接收器本体41下端。第一PCB控制板安装槽42设置在激光接收器本体41侧面。

激光接收件1通过高温烧结方式安装在激光接收器4中，具体的是：如图8和图9所示，激光接收件1的锥形台阶11安装在激光接收器4的激光接收件安装孔43中，安装台13的直径大于激光接收件安装孔43的直径，因此，安装台13卡固在激光接收件安装孔43上端边缘，锥形台阶12露出激光接收件安装孔43下端即露出平板45外侧。

密封上盖2通过M3螺丝紧固在激光接收器4上端，密封上盖2中心设置通孔。两个冷却水接头3安装在激光接收器4侧面的两个安装孔中，冷却水接头3与激光接收器4为G1/8螺纹连接。

本实用新型中，密封上盖2、冷却水接头3、激光接收器4均采用无氧铜镀金材质制成。

如图1和图2所示，功率计主壳体5内部为中空，其上端设置有卡固凸台51，其侧面设置有第二PCB控制板安装槽52。功率计主壳体5上的卡固凸台51安装在激光接收器4下端的凹槽44中，激光接收器4与功率计主壳体5通过M4螺丝紧固。

LCD触摸显示屏9固定在PCB控制板6上，并且LCD触摸显示屏9与PCB控制板6通过电线连接。PCB控制板6上设置有电池槽，用于更换锂电池。将LCD触摸显示屏9与PCB控制板6连接固定后将PCB控制板6安装在激光接收器4的第一PCB控制板安装槽42和功率计主壳体5的第二PCB控制板安装槽52中。PCB控制板6与激光接收器4通过M3螺丝紧固，PCB控制板6与功率计主壳体5通过M3螺丝紧固。

显示屏密封保护盖板7上设置有显示口，将显示屏密封保护盖板7上端通过M3螺丝紧固在激光接收器4上，将显示屏密封保护盖板7下端通过M3螺丝紧固在功率计主壳体5上，显示屏密封保护盖板7安装完成后将PCB控制板6固定住，LCD触摸显示屏9位于显示屏密封保护盖板7的显示口中。

如图10所示，高精度热敏电阻8共11个，其中1个安装在锥形台阶12顶端端面，这1个高精度热敏电阻8与锥形台阶12顶端端面通过耐高温热传导胶连接，用于测量激光接收面11顶部温度。剩余10个高精度热敏电阻8均布在锥形台阶12底部，并且与锥形台阶12底部表面通过耐高温热传导胶连接，环测周围温度。

11个高精度热敏电阻8采用热电偶的台阶式分布方式，通过1个高精度热敏电阻8测量激光接收器4中激光接收面11顶部温度，通过10个高精度热敏电阻8环测激光接收面11顶部周围温度，此检测方法可以解决两个技术问题：

第一：可以解决激光偏心未打在激光接收面11中心上而引起测温偏差。

第二：功率计从一个环境温度挪到另外一个环境温度时，在环境温度存在差异时，功率计自身温度会通过吸热或者放热以达到新的室温温度，在此期间，现有功率计归零结束后会存在误差，而设计的锥形台阶12，此凸台式设计会因环境变化而引起激光接收器4中平板45和锥形台阶12产生温度差，这是因为，同种材料，不同形状和体积的情况下，在所在环境温度产生变化时，相同时间内产生热量或吸收热量的能力不同，通过顶部单个的高精度热敏电阻8和底部环形布置的高精度热敏电阻8的温度差可以解决现有技术中的因环境温度在变化当中，出现归零不准的问题。

本实用新型中，激光打在激光接收面11上，激光接收面11吸收光产生热量，热量传导到高精度热敏电阻8上，高精度热敏电阻8吸收热量，电阻值升高，PCB控制板6检测高精度热敏电阻8的电阻值，通过以下公式进行计算，最终输出到LCD触摸显示屏9上进行显示，从而实现测量激光功率。

▽R＝n₅*(δR1+δR2+···+δR10+n₆*δR11)；

W＝n₇*f(▽R)；

其中，n₅、n₆、n₇均为校验系数，δR1至δR11分别为11个高精度热敏电阻8接收热量前后的电阻值差值，δR11为安装在锥形台阶12顶端端面的高精度热敏电阻8接收热量前后的电阻值差值，f(▽R)为高精度热敏电阻8接收热量前后的电阻值差值转化为激光功率的函数关系式，▽R为高精度热敏度阻8的反馈数值，W表示激光输出功率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，包括：

激光接收器(4)；

固定在激光接收器(4)下端的功率计主壳体(5)；

安装在激光接收器(4)内部的激光接收件(1)；

固在激光接收器(4)上端的密封上盖(2)；

安装在激光接收器(4)侧面安装孔中的冷却水接头(3)；

PCB控制板(6)，其上下端分别固定在激光接收器(4)侧面和功率计主壳体(5)侧面；

与PCB控制板(6)电连接的LCD触摸显示屏(9)；

显示屏密封保护盖板(7)，其上下端分别固定在激光接收器(4)侧面和功率计主壳体(5)侧面，所述显示屏密封保护盖板(7)罩住PCB控制板(6)，所述LCD触摸显示屏(9)露出显示屏密封保护盖板(7)；

采用热电偶台阶式分布方式安装在激光接收器(4)中的11个高精度热敏电阻(8)。

2.根据权利要求1所述的小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，所述激光接收器(4)包括：侧面设置有两个安装孔的激光接收器本体(41)、设置在激光接收器本体(41)侧面的第一PCB控制板安装槽(42)、设置在激光接收器本体(41)内部的平板(45)、设置在激光接收器本体(41)中心且穿过平板(45)的激光接收件安装孔(43)、设置在激光接收器本体(41)下端的凹槽(44)。

3.根据权利要求2所述的小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，所述平板(45)直径为34mm，厚度为2mm。

4.根据权利要求2所述的小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，所述功率计主壳体(5)内部为中空，其上端设有卡固凸台(51)，其侧面设有第二PCB控制板安装槽(52)，功率计主壳体(5)上的卡固凸台(51)安装在激光接收器(4)下端的凹槽(44)中；将LCD触摸显示屏(9)与PCB控制板(6)连接固定后将PCB控制板(6)安装在第一PCB控制板安装槽(42)和第二PCB 控制板安装槽(52)中。

5.根据权利要求2所述的小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，所述激光接收件(1)包括锥形台阶(12)、设置在锥形台阶(12)上的安装台(13)、设置在安装台(13)上的激光接收面(11)；所述锥形台阶(12)安装在激光接收器(4)的激光接收件安装孔(43)中，安装台(13)卡固在激光接收件安装孔(43)上端边缘，锥形台阶(12)露出激光接收件安装孔(43)下端即露出平板(45)外侧；1高精度热敏电阻(8)安装在锥形台阶(12)顶端端面，剩余10个高精度热敏电阻(8)均布在锥形台阶(12)底部。

6.根据权利要求5所述的小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，所述激光接收面(11)表面设有17圈水波纹结构，每个水波纹的横截面均为等边三角形，等边三角形的每条边边长均为0.5mm，相邻两圈水波纹间距均为1mm，测量最大光斑直径为34mm。

7.根据权利要求5所述的小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，所述锥形台阶(12)高度为10mm，锥角为20°，锥角方向向内。

8.根据权利要求5所述的小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，所述激光接收件(1)采用高热导率的石墨烯材料制成。

9.根据权利要求1所述的小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，所述密封上盖(2)、冷却水接头(3)、激光接收器(4)均采用无氧铜镀金材质制成。

10.根据权利要求1所述的小型一体便携式1060nm激光功率计，其特征在于，所述PCB控制板(6)上设有电池槽，用于更换锂电池。

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