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光纖激光器測試紅外熱像解決方案

2022-06-07

一、背景概述

光纖激光器具有光束質量好、能量密度高、電光轉換效率高、散熱性好、結構緊湊、免維護、柔性傳輸等優點,廣泛應用于雕刻、打標、切割、熔覆、焊接、表面處理等材料加工領域。

主要部件包括LD泵浦源、特種光纖、光纖耦合器、激光功率合束器、聲光調制器、光纖隔離器、激光功率傳輸光纜組件等。

二、客戶需解決的問題

光纖激光器的各個模塊是由光纖連接的,在輸出激光的過程中,過高的溫度會導致設備的使用壽命降低,甚至直接引起設備起火,為了保證光纖激光器的安全運行,需要解決以下幾個問題:

(1)泵源溫度不能超過45℃,出廠前需要對泵源做出廠檢測;

(2)合束器幫助激光器實現高功率輸出,大功率的合束器需要強制冷卻,出廠前要對合束器逐一做來料熱像檢測;

(3)光纖焊接點溫度過高會加速老化,需檢測整段光纖尤其是光纖熔接點溫度;

(4)在光纖來料檢測中,需檢測光纖本體的鍍膜是否完好。

三、傳統解決方案及弊端

(1)使用熱電偶測溫很準確,但只能測試點或幾個點的溫度,無法捕捉高溫點,并且熱電偶存在溫度慣性,采集的溫度與實際溫度有滯后;

(2)紅外測溫槍使用方便,但不能同時測試多個點,被測溫的部位很小,溫度會被平均,不能高效直觀地看到問題點。

四、FOTRIC解決方案

(1)激光器焊點檢測

在生產和研發中都需要關注焊點與設備的溫度。以生產為例,一臺功率在1000瓦的設備生產一般要50小時左右,上面有7~8個焊點,在恒溫25℃的環境中測試,設備功率從100、200、300逐級增加到1000瓦最大功率。使用熱像儀監測所有點的溫度,可以精準測溫,及時知曉溫度值是否在正常范圍內。

(2)合束器檢測

光纖激光器存在較大的光功率損耗,大功率的合束器需要強制冷卻,光纖激光器廠家會在合束器出廠前,使用紅外熱像儀對合束器逐一做來料檢測,使用FOTRIC熱像儀可以精準檢測殼體溫度、端(泵浦端)/出端光纖溫度等,避免不合格的合束器影響激光器的整機質量。

(3)泵浦源質量檢測

泵浦的整體電-光轉換效率約40%,有些能達到50%,發熱量很大,而溫度直接影響芯片輸出的激光波長,使用FOTRIC熱像儀對泵浦源進行殼體、電源管腳焊點、尾套、尾纖等溫度檢測,保證整體質量,降低被退貨的概率。

(4)檢查鍍膜破損

光纖來料檢測時用激光器打入激光,如果有鍍膜破損的地方會漏光產生高溫,使用FOTRIC熱像儀就可以快速查看整個光纖表面是否有鍍膜破損的情況,確定設備的缺陷點,提高檢查效率,保障設備的安全。

(5)激光反射保護驗證檢測

高品質的光纖激光器需具備反射保護機制,光纖激光器在出廠前會進行模擬測試,反向輸入一定功率的激光,反射保護測試中各部件的溫度原則上都不能超過45℃,其中紅外熱像儀是確保其品質的有效檢測手段。

五、配置方案

(一)專業級在線熱像儀——FOTRIC 600C系列

(1)測溫范圍-20℃~+650℃,支持高溫擴展到2000℃;

(2)7×24小時全天候監測溫度數據,及時發現熱缺陷;

(3) 支持640*480、384*288、320*240等多種分辨率,滿足不同應用場景的需求;

(4)  支持全輻射熱像視頻流輸出,為基于溫度的狀態監測和分析提供豐富的數據。

(二)專家級科研熱像儀——FOTRIC 280系列

(1)全新一代FPA非制冷型紅外探測器,處理速度更快,成像更好;

(2) 一次最高可測786432個點,精準測溫,直觀呈現熱缺陷;

(3) 復合調色聚焦成像,適用于光纖焊點等部位的細微溫差檢測;

(4) 配合AnalyzIR分析軟件記錄全輻射熱像視頻,可對目標實現溫度趨勢分析。

     



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