固定式二氧化碳激光器功率特性參數檢測系統

摘要：本文介紹了二氧化碳激光功率特性參數無執行標準的狀況、企業開展激光器質量控制活動遇到的問題以及激光器功率特性參數測試儀器設備現狀。提出了一種固定式二氧化碳激光功率特性參數檢測系統來解決目前企業和檢測機構所遇到的問題。該檢測系統是一套高精度、低成本、多通道、快速檢測激光器檢測儀，具有閥值功率、閥值電壓、功率曲線、功率穩定度、電流穩定度、功率電流特性等項目測試功能。該測試系統響應了政府“機器換人”號召，提高企業的生產效率，降低了人工成本。

關鍵詞： 激光器 功率特性 多通道 測試系統

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

1 引言

激光器誕生已有幾十年的歷史，而且已廣泛運用。1966年氣動CO2激光器誕生了，從此CO2激光器受到了極大的關注。由于激光技術中氣動技術的引進，CO2激光器開辟了廣闊的運用前景。伴隨著科學技術的進步，世界各國的激光技術也得到了相應的發展，二氧化碳激光器是目前連續輸出功率較高的一種激光，它發展較早，商業產品較為成熟，被廣泛應用到材料加工、醫療使用、軍事武器、環境量測等各個領域。

低功率CO2激光器到目前為止沒有行業和國家標準。當前低功率CO2激光器還沒有相應的國家標準，只有中國機械工業聯合會出的JB/T 10785-2007《大功率橫流連續波二氧化碳激光器》，但該標準適用于直流電激勵且電場方向、氣體流向、光束輸出方向三軸相互正交，輸出多模激光功率為1000W～10000W邊疆的二氧化碳激光器。另外還有JB/T 9490-2013《二氧化碳激光器 主要參數測試方法》，該標準適用于二氧化碳激光器常用光電參數的測試方法，但都不是針對激光功率特性相關的檢測方法。

沒有企業標準，也沒有專用檢測設備開展質量檢測。目前，用于雕版機、雕刻機、切割機的激光管和用于裁剪機的玻璃激光管，其工作波長為10.6μm連續波工作的二氧化碳激光器，沒有專門適用的產品標準和方法標準。所以造成這些激光器在出廠前無法進行相應的檢測，激光器采購商也無法對產品合格與否進行檢測。但也有業內一些大型采購商迫于無奈，已自己定義編制了一套產品入產檢驗細則，對激光器功率等關鍵參數進行檢測，但根據這些檢驗細則，一是還有部分項目雖然有制定方法，但由于缺乏專業設備還是無法開展檢測，二是檢測這些項目企業需要投入大量人力去手工檢驗，而且檢測準確性不高。

激光器是激光設備的核心部件，長久以來，激光器核心技術被國外企業所壟斷，激光器參數配套檢測裝置的研究與開發在國內更加少，大部分激光設備及其激光器在應用時都無法進行相關的測試，影響了激光設備功能的正常發揮，因此，研究開發激光器參數智能檢測裝置及其測試方法，應用于激光器和激光設備顯得尤為迫切。所以需要提供一套面向多對象的高精度、低成本、多通道、快速檢測的激光器功率特性測試儀，是行業的急切需求。

2 系統設計原理和結構

2.1 系統整體設計

二氧化碳激光器功率特性智能測試儀是激光器及激光設備功率特性測試設備，屬光機電一體化技術范疇，其主要有控制系統部分和機械部分組成。測試裝置硬件及軟件是整個測試儀性能發揮的基礎，良好的硬件組合與智能化的軟件程序可以使得測試儀發揮更佳的效益，通過對測試裝置硬件系統進行了重新布局與優化，編制了對應軟件程序，提高測試裝置的響應速度與測試精度。系統結構和系統硬件分配及關系如圖1和圖2所示。

2.2 多通道檢測的研究

多通道檢測是激光功率特性測試發展的必然趨勢，一一檢測費時費力，不利于檢測效率的提升，項目開展多通道檢測研究，使得測試裝置可以同時開展多路檢測，提高了檢測的效率，并且可以根據實時檢測結果對有邏輯關系的測量數據進行分析與計算，確保整個測試過程具有較高的智能化水平。

2.3 激光器功率特性測試方法的自動化檢測

同時多路開展檢測工作，并且采用程序化設定，自動的對閥值功率、閥值電壓、功率曲線、功率穩定度、電流穩定度、功率電流特性等項目進行測試并記錄數據，通過后臺處理，將數據發送給主機，給出合格與否的判定，實現了整個過程的自動智慧檢測。

2.4 系統結構

1程序化智能控制電源2觸摸屏3便攜機箱4功率探測器5激光6支架7支架底座8多通道安裝平臺

3 應用前景

系統可以作為檢測部門確定二氧化碳激光器質量好壞的主要檢測方法依據。同時能自動快速的對二氧化碳激光器進行功率特性進行檢測，響應政府“機器換人”號召，提高企業的生產效率，降低了人工成本。生產廠家使用本產品在線檢測，及時過程控制，降低次品率。作為采購二氧化碳激光器的用戶對產品進行進貨檢驗把關的依據。作為二氧化碳激光器研發提升的指導性依據。本系統所涉及的檢驗項目和檢測方法，將來可以提升為聯盟標準，行業標準乃至國家標準。

4 結束語

本測試系統能夠實現“機代人”，大幅度節約勞動力成本，進一步貫徹落實了《關于2014年加快推進“機器換人”工作的實施意見》（浙經信投資〔2014〕78號），加快推進機器換人步伐，解決企業日益嚴峻的“招工難”、“用工貴”問題，努力實現產業的自動制造、智能制造、綠色制造和安全制造。

參考文獻：

[1] 浙經信投資〔2014〕78號.《關于2014年加快推進“機器換人”工作的實施意見》.

[2] 李適民.激光器件原理與設計.北京：國防工業出版社。1998：220—2=56.

[3] 楊照金，王雷.激光功率和能量計量技術的現狀與展望[J].應用光學，2004，25（3）：1-4.

[4] 張銳.窄脈沖半導體激光器功率測量及校準技術研究[D].秦皇島：燕山大學，2009.

[5] 楊照金，南瑤，黎高平，等.激光參數計量測試[J].應用光學，2002，23（1）：44-49.計量技術，1995，10：3O-31.