許多應(yīng)用都用到了相當(dāng)大的功率或能量,由于激光測量會將測量儀器置于危險之中,下面來看看造成激光功率能量計損壞的原因。
一、平均功率太高
傳感器設(shè)計為以適合其指定功率水平的速率散熱。如果入射平均功率太高,產(chǎn)生的熱量會在傳感器中積聚的速度快于其消散的速度,并且傳感器會過熱并最終失效。故障機(jī)制通常在傳感器內(nèi)部,不一定會導(dǎo)致任何可見的損壞,例如表面上的燒傷痕跡。根據(jù)指定的功率水平使用各種冷卻機(jī)制,包括對流冷卻、風(fēng)扇冷卻和水冷。
在某些情況下,傳感器可能具有能夠處理比傳感器主體消耗的功率更高的功率的探測器;在這種情況下,傳感器可用于更高功率的間歇測量,具有合適的占空比,允許足夠的冷卻時間來防止傳感器過熱。類似地,一些水冷傳感器可以間歇使用或以低平均功率使用,減少或沒有水流,這個想法再次是為了防止傳感器過熱。設(shè)計用于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的傳感器是這樣指定的。
二、平均功率密度太高
激光束的平均功率可能低于給定傳感器指定的最大值,但如果光束聚焦到一個小點(diǎn),局部功率密度仍可能損壞探測器表面。這種損壞包括通??梢姷臒齻圹E。我們將“損壞閾值”指定為存在此類損壞風(fēng)險的最大平均功率密度。應(yīng)該注意的是,有時人們可能會在探測器表面觀察到明顯的標(biāo)記或污點(diǎn),這實(shí)際上不會影響讀數(shù)。如果標(biāo)記對本地化閱讀的影響超過 1%,我們將其視為“損壞”(與純粹的裝飾效果相反)。
除其他外,最大平均功率密度取決于平均功率水平。在高功率下,光斑周圍的探測器表面相對較熱,使得熱量從光斑傳播出去更加困難,并增加了損壞的風(fēng)險。在較低的功率下,熱量可以更容易地從該點(diǎn)移走,從而使表面材料能夠承受更高的功率密度。我們總是在給定傳感器額定的最高平均功率下指定最大平均功率密度,以便規(guī)格表對用戶盡可能有用。這就是為什么使用某種吸收器類型的高功率傳感器,例如,與使用相同吸收器的低功率傳感器相比,指定的最大平均功率密度較低。
三、能量密度太高
通常這會導(dǎo)致類似于平均功率密度太高所造成的影響,即燃燒痕跡。在某些情況下,損壞可能包括吸收材料的實(shí)際斷裂。這種損壞的風(fēng)險是脈沖寬度的函數(shù)。短脈沖,其中能量在短時間內(nèi)沉積(因此產(chǎn)生的熱量沒有時間流走),在這方面比長脈沖更具沖擊力,盡管高密度長脈沖也有其自身的挑戰(zhàn)。我們有多種吸收器類型,每種類型都針對不同的條件進(jìn)行了優(yōu)化。
一個非常常見的問題是,籠統(tǒng)地說,“我在規(guī)格范圍內(nèi),那么為什么我的傳感器損壞了?” 有多種可能性。
四、平均功率密度可能在規(guī)格范圍內(nèi),但單個脈沖的能量密度可能不在。需要檢查這兩個參數(shù)。
五、光束可能具有“熱點(diǎn)”,即光束橫截面內(nèi)的小區(qū)域,其中局部功率密度高于可能暗示的整體平均功率密度。不幸的是,這種情況發(fā)生的頻率比許多人意識到的要多得多。在許多此類情況下,光束分析儀可能是檢查這一點(diǎn)的正確(并且通常是唯一)工具。