红外热成像在激光行业的应用

时间:2022-09-14 12:32来源:华景康红外作者:wuping 点击:
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摘要:一、项目背景 光纤激光器具有光束质量好、能量密度高、电光转换效率高、散热好、结构紧凑、免维护、传输灵活等优点,已成为激光技术发展的主流方向和应用的主力军。光纤激光器的整体电光效率为30%~35%,大部分能量以热量的形式散失。 因此,激光器工作过程中的温度控制直接决定了激光器的质量和使用寿命。传统的接触式测温方式会破坏激光器本体的结构,而单点非接触

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一、项目背景

 

 

光纤激光器具有光束质量好、能量密度高、电光转换效率高、散热好、结构紧凑、免维护、传输灵活等优点,已成为激光技术发展的主流方向和应用的主力军。光纤激光器的整体电光效率为30%~35%,大部分能量以热量的形式散失。

 

 

因此,激光器工作过程中的温度控制直接决定了激光器的质量和使用寿命。传统的接触式测温方式会破坏激光器本体的结构,而单点非接触式测温方式无法准确捕捉光纤温度。利用红外热像仪在光纤激光器生产过程中检测光纤,尤其是光纤熔接处的温度,可以有力地保证光纤产品的开发和质量控制。生产测试过程中对泵浦源、合束器、尾纤等进行测温,保证产品质量。

 

 

在应用端红外热成像测温还可以在激光焊接、激光熔覆等场景进行测温。

 

 

红外热像仪应用于光纤激光器检测的独特优势:

 

 

1、红外热像仪测温具有远距离、非接触、大面积测温的特点。

 

 

2、专业测温软件,可自由选择监测温度区域,自动获取和记录最高温度点,提升测试效率。

 

 

3、可设置温度阈值、定点采样,多次测温,实现数据自动采集和曲线生成。

 

 

4、支持多种形式的超温报警,自动根据设置值判定异常,自动生成数据报告。

 

 

5、支持二次开发和技术服务,提供多平台SDK,方便集成开发自动化设备。

 

 

二、红外应用

 

 

1、光纤熔接点质量监测

 

 

在大功率光纤激光器的制造过程中,光纤熔接处可能存在一定尺寸的光学不连续性和缺陷,严重的缺陷会导致光纤熔接处异常发热,从而对激光器造成损坏或烧掉热点。因此,光纤熔接接头的温度监测是光纤激光器制造过程中的一个重要环节。使用红外热像仪可以实现对光纤熔接点的温度监测,从而判断被测光纤熔接点的质量是否合格,提高产品质量。

 

 

使用在线式红外热像仪集成到自动化设备上,能够稳定快速地测试光纤温度,提高生产效率。

 

 

图1 光纤测温

 

 

2、LD泵浦源

 

 

单个LD芯片输出的激光功率是有限的。 Pumping将多个LD芯片封装在一起,以增加输出功率。泵浦产生大量热量,因此温度直接影响芯片输出的激光波长。使用红外热像仪对每台泵的来料进行质量检测,不合格的泵退回,保证激光器质量。

 

 

泵浦输入输出光纤温度检测。

 

 

图2 泵浦温度检测

 

 

3、合束器温度检测

 

 

合束器的作用是将N个泵浦激光合并为一个激光,实现激光的高功率输出。使用红外热像仪进行工作温度测试,可以对合束器工作是否正常进行判别,提升产品品质。

 

 

图3 光纤合束器

 

 

4、激光焊接

 

 

由于激光焊接的温度很高,所以采用的红外热像仪必须能够测量很高的温度,还要求温度范围广。我们的红外热像仪器测温范围-20~1600℃,可满足焊接过程中的温度范围。

 

 

由于焊接的升温过程和整个焊接过程都比较快,所以要采用帧频较高的高速红外热像仪,使用在线式红外热像仪帧率50Hz/100Hz,可以快速捕捉温度变化。因激光焊接的特殊环境,必须满足人能远离焊接现场,使用红外热像仪能够实现在线实时进行后台操作。

 

 

红外热成像是探测长波红外(8-14μm波长)进行成像和测温,不受激光光源的影响。

 

 

5、激光熔覆熔池测温

 

 

激光熔覆熔池温度变化快,熔池区域小,使用热成像测温可以准确的捕捉到温度的变化和熔池温度场的分布。红外热成像可最高测试2000℃的熔池温度。

 

 

在线式红外热成像测温仪—功能特性

 

 

(1)超高的响应范围

 

 

采用分段式测温参数调取,测温范围多档可选,涵盖-20℃~1600℃,在这个范围内可以实现正常测温,测温精度可达±2%,超出这个范围也可以正常成像。

 

 

(2)采用高帧频设计

 

 

可以观测快速移动的目标,常规产品帧率25Hz/50Hz,特殊的应用场景还有100Hz高速红外成像测温产品。

 

 

(3)采用高透过率无热化镜头

 

 

前片镀碳膜,不加装锗窗的情况下也可以起到一定的保护作用,另外也有高透过率的锗窗保护罩可以选配,适应各种恶劣使用场所。

 

 

(4)采用千兆网设计网线传输

 

 

既保证了远距离传输又保证了传输的可靠性,同时也可让人远离现场环境。

 

 

(5)输出全码流无损16Bit温度数据

 

 

提供客户端软件及SDK开发包,便于客户进行二次开发和系统集成,充分对被测目标进行个性化温度分析。

 

 

三、适用机型

 

 

KB26E31 微距红外热成像测温仪

 

 

K26E35 在线式红外热成像测温仪

 

【激光网激光门户网综合报道】( 责任编辑:wuping )
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