[发明专利]一种基于纯硬件电路结构的激光能量监测电路

说明书

本发明公开了一种基于纯硬件电路结构的激光能量监测电路。该激光能量监测电路基于纯硬件电路结构，采用运算放大器、或门电路、硬件延时电路和奇数个非门电路相结合以实现对激光器出光功率的实时监测。该激光能量监测电路中大部分电路都是使用的I/O开关信号和模拟量信号控制出光能量波形，无需软件算法，不会受到软件报错的延时影响，通过设置合理的奇数个非门电路，能够提高电路的响应速度，实现几乎实时的响应对各种异种波形的报错，零偏差响应各种复杂出光状况下的激光能量监测。

【技术领域】

本发明涉及电子电路技术，尤其涉及一种基于纯硬件电路结构的激光能量监测电路。

【背景技术】

在高功率激光器设备使用过程中，常常伴有烧坏光纤的风险，故大部分激光器设备内部都配备了激光能量监测电路，用以监测出光能量以保证设备的正常运行。

常用的激光能量监测电路使用光电转换电路，将光信号转变为微弱的电流 信号，再通过电阻将电流信号转变为微弱的电压信号，电压信号经过放大电路 放大到所需电压，再通过MCU的模数转换器采集，将电压信号转变为对应的激 光能量显示出来或用于能量异常的报错。如图1所示为传统典型的激光能量监 测电路，VR1为较零电路的调节电位器，VR2为放大电路的调节电位器。通过VR1、 VR2可以随意调节y＝a*x+b中a、b的值，以达到所需的线性关系。该电路的缺 点是，该电路受到软件报错的延时影响，在输出光以脉冲模式出光的时候，由 于MCU的模数转换器采集所需时间以及处理的延时，且输出能量设定不一样的时候，报警值也不一样，导致MCU需要判断报警值等处理过程，从而导致响应 速度的下降，并且在出光条件下调节电位器存在一定的危险性，故存在一定的 使用缺陷。另一种激光能量监测电路克服了调节上的局限性。如图2所示，跟 上文中的监测电路一样，该监测电路同样需要一个光电转换电路。与上文中的 监测电路的主要不同之处在于，该监测电路后端由上文中的监测电路所采用的 模数转换器采集加MCU处理报错的方式变为硬件报错的方式，通过SPI通信送 给电位器的电压值，更改限制电压达到限定报错。这种使用数字电位器的方式 降低了调试过程中调试人员直接接触高功率激光器的风险，在各种功率下都能 有效监测激光器的输出能量。但是，这种监测电路也有其自身缺点，即不能实 时响应异种波形的报错，不能零偏差响应各种复杂出光状况下的激光能量监测。

【发明内容】

综上所述，本发明主要的目的是为了以解决现有激光能量监测电路不能实时响应异种波形的报错，不能零偏差响应各种复杂出光状况下的激光能量监测的技术问题。而提供一种基于纯硬件电路结构的激光能量监测电路。

本发明的一种基于纯硬件电路结构的激光能量监测电路包括如下技术方案：

一种基于纯硬件电路结构的激光能量监测电路，用于检测激光器的出光功率，包括运算放大器、或门电路、硬件延时电路和奇数个非门电路；所述运算放大器的正相输入端连接所述激光器的出光功率信号，所述运算放大器的反相输入端连接参考功率信号，所述参考功率信号的电压为设定光功率信号的电压的预设比例，所述运算放大器的输出端连接所述或门电路的一个输入端；

所述奇数个非门电路和所述硬件延时电路相互串联形成串联电路，所述串联电路的输入端连接所述激光器的出光使能信号，所述串联电路的输出端连接所述或门电路的另一个输入端，所述串联电路将所述出光使能信号延时并将其电平反转后发送给所述另一个输入端；

所述或门电路的输出端输出对所述激光器出光功率的监测结果信号。

进一步地，所述奇数个非门电路为第一非门电路、第二非门电路、第三非门电路；

所述第一非门电路的输入端连接所述出光使能信号，所述第一非门电路的输出端连接所述硬件延时电路的输入端，所述硬件延时电路的输出端连接所述第二非门电路的输入端，所述第二非门电路的输出端连接所述第三非门电路的输入端，所述第三非门电路的输出端连接所述另一个输入端。