【摘要】：隨著激光加工技術的蓬勃發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)中對激光質(zhì)量的要求也在不斷的提高。激光功率是激光器的一個重要參數(shù),決定了其適用的領域和范圍。激光加工過程中,特別在長時間的加工處理過程中,激光功率的衰減,嚴重地影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量與加工效率。因此,如果能在加工過程中對激光的功率隨時監(jiān)測,對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量與合格率有著重要意義�；诖�,本文運用寬范圍溫度檢測技術,設計了一套高靈敏度的熱電式激光功率測量系統(tǒng)。針對本系統(tǒng),研究內(nèi)容主要包含以下幾點。首先,介紹了一些國內(nèi)外常用的激光功率的測量方法,在這些方法的基礎上設計了一套激光功率測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用激光的輻射特性和轉換效應,通過對能量、功率、溫度三者的內(nèi)在關系進行分析,確定了激光功率的測量方案。其次,闡述了測量系統(tǒng)的總體實施方案。利用激光探測傳感器將功率信號轉化為溫度信號后,通過外圍的系統(tǒng)電路及STM32對溫度信號進行采集,再由采集到的溫度曲線反推出激光的功率。在此基礎上建立了測量系統(tǒng)的物理模型與數(shù)學模型,并對測量系統(tǒng)中核心模塊激光探測傳感器進行了設計。然后,根據(jù)系統(tǒng)的測量原理,設計了一種基于熱敏電阻的寬范圍溫度測量方法。該方法利用RC一階電路系統(tǒng)產(chǎn)生的充放電時間與熱敏電阻阻值存在的數(shù)學關系,實現(xiàn)了對熱敏電阻阻值的測量,再通過熱敏電阻阻值與溫度的關系計算得出測量所需的溫度值。依據(jù)此方法設計了系統(tǒng)的測量電路,其中包括RC一階電路、比較電路和滿足初始充放電條件的二次充放電電路,并結合STM32實現(xiàn)了溫度測量電路中的方波輸入、充放電時間的獲取以及二次充放電的控制。最后,對測量系統(tǒng)進行調(diào)試與實驗驗證,通過實驗模擬不同激光功率作用下的傳感溫度曲線,對其分析后提出了一種基于曲線擬合的功率求解方法。通過與標準功率計的比對實驗表明了文中設計的關于激光功率測量系統(tǒng)的可行性。
[Abstract]:With the rapid development of laser processing technology, the requirement of laser quality in industrial production is improving. Laser power is an important parameter of laser, which determines its application field and scope. In the process of laser processing, especially in the process of processing for a long time, the attenuation of laser power seriously affects the quality and efficiency of the products. Therefore, if the laser power can be monitored at any time in the process of processing, it is of great significance to improve the quality and the qualified rate of the product. Based on this, a thermoelectric laser power measurement system with high sensitivity is designed by using wide range temperature detection technology. In view of this system, the research content mainly includes the following several points. Firstly, some commonly used laser power measurement methods at home and abroad are introduced, and a laser power measurement system is designed on the basis of these methods. Based on the radiation characteristics and conversion effect of laser, the measurement scheme of laser power is determined by analyzing the relationship among energy, power and temperature. Secondly, the overall implementation scheme of the measurement system is described. After converting the power signal into the temperature signal by using the laser probe sensor, the temperature signal is collected through the peripheral system circuit and STM32, and the laser power is deduced from the collected temperature curve. On this basis, the physical and mathematical models of the measurement system are established, and the laser detection sensor, the core module of the measurement system, is designed. Then, according to the measuring principle of the system, a wide range temperature measurement method based on thermistor is designed. Based on the mathematical relation between charge and discharge time and resistance of thermistor produced by RC first order circuit system, the measurement of resistance value of thermistor is realized, and the necessary temperature value is obtained by calculating the relationship between resistance value of thermistor and temperature. According to this method, the measuring circuit of the system is designed, which includes the RC first order circuit, the comparison circuit and the secondary charge and discharge circuit which satisfies the initial charge and discharge conditions. The square wave input in the temperature measurement circuit is realized with STM32. The acquisition of charge and discharge time and the control of secondary charge and discharge. Finally, the measurement system is debugged and verified by experiments. The sensing temperature curves under different laser power are simulated experimentally, and a power solution method based on curve fitting is proposed. The comparison experiment with the standard power meter shows the feasibility of the laser power measurement system designed in this paper.
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN24

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 明長江;激光光聲功率計[J];四川激光;1982年02期

2 于靖，李英娜;電校準激光中功率計的設計和量值穩(wěn)定性考察[J];現(xiàn)代計量測試;1996年05期

3 何玉堯;手掌上的功率計[J];四川激光;1983年01期

4 宋定熙;吳有武;;耐輻射寬波段快響應激光中功率計[J];激光技術;1992年02期

5 日月;;光纖功率計[J];應用光學;1993年01期

6 ;數(shù)據(jù)通訊用的光纖功率計[J];光學技術;1987年03期

7 周寶慶;新型毫米波全頻段功率計[J];紅外研究;1989年01期

8 樓祺洪,薛紹林;最新的功率計技術[J];激光與光電子學進展;1997年06期

9 袁海林,金承謙,邱慧珠,王元榮,湯紅芬;激光大功率計和大能量計的定標裝置[J];中國激光;1984年07期

10 伊紅晶;壯凌;檀慧明;;測量瓦級激光的光電型功率計的研制[J];激光與紅外;2006年07期

相關會議論文 前10條

1 劉憶椿;;量熱式功率計中量熱體的直流微波替代實驗[A];1989年全國微波會議論文集（上）[C];1989年

2 劉憶椿;;新型高靈敏度,寬頻帶,寬量程范圍的毫米波量熱式功率計[A];1987年全國微波會議論文集（中）[C];1987年

3 張旭光;;波導熱偶功率計的原理與設計[A];1985年全國微波會議論文集[C];1985年

4 楊德順;胡小培;;應用三端口反射計校準功率計[A];1991年全國微波會議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

5 趙愛英;;一種8mm功率探頭的設計[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2011年

6 虞惠龍;胡海鷹;;大功率微波脈沖功率測量[A];中國工程物理研究院科技年報（1998）[C];1998年

7 高業(yè)勝;陳坤峰;全治科;;光纖功率計測量標準及其測量不確定度評定[A];第十一屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2006年

8 陳光遠;汪顯堯;;國內(nèi)外功率計及功率傳感器技術水平及發(fā)展動態(tài)[A];1993年全國微波會議論文集（下冊）[C];1993年

9 張曉冰;于革;;電網(wǎng)功率潮流分析及功率計量新方法研究[A];2010電工測試技術學術交流會論文集[C];2010年

10 高業(yè)勝;陳坤峰;全治科;;低溫輻射計用于光纖功率量值溯源方法研究[A];第十二屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2008年

相關重要報紙文章 前1條

1 山東 張秀峰 齊占元;用場強儀巧修發(fā)射機[N];電子報;2001年

相關碩士學位論文 前10條

1 李新建;脈沖峰值與連續(xù)波中功率計自動校準系統(tǒng)的研制[D];南京理工大學;2008年

2 莫旭清;百瓦級激光功率的測量方法研究[D];湖北工業(yè)大學;2015年

3 張海闊;計量級毫米波功率計的研制[D];北京交通大學;2015年

4 張雨燕;微結構熱電偶波功率計設計與制造[D];中國科學院電子學研究所;2000年

5 郝懷慶;三波長可見光功率計的技術研究[D];長春理工大學;2011年

6 翟杰;國家寬帶功率基準傳遞系統(tǒng)的研究[D];北京交通大學;2008年

7 胡革;中頻功率在線監(jiān)測研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2006年

8 榮攀;基于TD-SCDMA&GSM綜測儀的終端快速功率校準的研究與實現(xiàn)[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2013年

9 白立宏;CPCI功率計和頻率計數(shù)器模塊[D];電子科技大學;2005年

10 繆永君;3厘米頻段大功率檢定系統(tǒng)技術研究[D];南京理工大學;2013年

，

本文編號：2387759