[实用新型]一种大功率激光在线数字测试仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及焊接工程应用技术领域的一种大功率激光在线数字测试仪器，具体是一种针对激光焊或激光-电弧复合焊接工艺时可以实时在线的显示、记录，应用于焊接加工的激光功率数字测试仪器。

背景技术

随着激光器成本的降低以及激光焊、激光-电弧复合焊的焊接效果具有优于传统热源焊接的特点，经过国内外学者以及工程技术人员的研究和努力，激光器在焊接领域的应用日益广泛。从工艺角度来看，激光输出功率的大小以及其稳定性是确保高精度加工的关键。而且目前市场上存在的测量大功率激光器的功率时必须停止加工，而且在离线测量过程中，还需要激光器输出的激光直接对准测量器的探头，这种检测方法不仅影响了加工的连续性，对激光测量仪器的探头提出了很高的要求，譬如需要大流量的水冷环境，无法实时在线的检测功率在加工过程中变化过程。因此，采取有效的手段在激光器运行的过程中获得其功率稳定性的信息是十分重要的。

通过文献检索，目前国内外尚未发现如上描述的大功率激光在线数字测试仪器。在专利号为95207658.6的实用新型中，公开了一种对激光器的输出功率进行在线测量的激光功率检测仪，应用采样器对输出的激光进行热电转换，这种转换方式的响应速度不高，具有一定的滞后性，也会影响激光的连续加工过程；在专利号为200710053133.5的发明专利中，公开了一种应用采样片的功率检测仪装置，为了提高响应速度，采用了光电二极管进行信号转换，但没有实现实时在线；在专利号为200810246843.4的发明专利中，公开了一种半导体激光器激光功率实时在线检测装置，通过对激光器输出的光束作用在工件的反射光进行检测。由于在焊接制造环境下，激光作用于工件的反射光在成分和传播方向上十分复杂，难以用来定量检测，而且上述专利都不具有在线数字记录并显示激光加工过程中的稳定性评估功能。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种大功率激光在线数字测试仪器，该仪器 不仅可以实现焊接过程中激光功率实时在线的检测，而且还可以在计算机上保存、记录、数字显示整个加工过程中激光功率稳定性信息。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：设计一种大功率激光在线数字测试仪器，包括放置在大功率激光器输出光路中的光学采样装置、将采样装置中的光信息转换为电信号数据并将数据传输到上位机的下位机、以及对数据进行处理和显示的上位机；所述采样装置为将大功率激光器的输出光分为工作光和采集光的分束装置；所述下位机包括采集采样装置中光信息的数据采集系统和传输数据到上位机的数据通信系统；所述上位机包含数据处理、显示系统。

本方案中的采样装置采用如下器件：扩束镜、宽带全反镜、滤光片、凸透镜、杂散光收集装置。其中，扩束镜为凸透镜与凹透镜组成的透镜组，将大功率激光器输出的窄光束扩束；宽带全反射镜由两块平行放置的全反射镜组成，且第一块全反镜透射功率y₁与反射功率y之间的关系式为：y＝A₁exp(-y₁/t₁)+A₂exp(-y₁/t₂)+y₀，其中(A₁、t₁、A₂、t₂、y₀由试验数据拟合得到)，经第一块全反镜透射后的功率y₁的0.22％由第二块全反镜透射，两块宽带全反镜与大功率激光器输出光路的光轴成45°放置；凸透镜将宽带全反射镜中第一块全反镜反射出来的激光经过凸透镜聚焦，使之成为工作光；杂散光收集装置为涂黑毛糙面尖端装置，并置于第二块全反镜的反射光路中；滤光片置于分束镜透射光的光路中。所述滤光片为中性密度滤光片，透射率为10％。