專利名稱：掌中激光探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光探測裝置，尤其是一種對不可見波長的激光進行探測的，響應(yīng)功率與波長范圍很寬的通用微型掌中激光探測器。
隨著科技的發(fā)展，激光已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到廣泛運用。在軍事上，激光測距機、火力控制系統(tǒng)、激光雷達、激光敵我識別和通信系統(tǒng)、激光定位儀、激光制導(dǎo)儀、激光干擾儀、激光槍械以及各種激光模擬訓(xùn)練器等實用產(chǎn)品層出不窮、相繼問世。在醫(yī)學上，出現(xiàn)了激光針灸儀、激光美容儀等多種儀器。通訊上則使用了多種波長的半導(dǎo)體激光器。這些激光產(chǎn)品，尤其是軍用激光產(chǎn)品發(fā)出的大部分是人眼不可見的激光。另外，這些能量高度集中的激光對人眼都有傷害，在一定距離內(nèi)，人眼不能正視激光。
采取什么方法判斷這些激光儀器是否能正常發(fā)出激光？有沒有發(fā)出激光？能否概略判斷激光功率的強弱？這是激光儀器在生產(chǎn)過程、使用階段，特別是在維修之前以及維修過程中必須要解決的重要問題。
目前，生產(chǎn)廠家用于判斷激光產(chǎn)品的不可見激光是否有激光發(fā)出的方法有幾種。一種是對固體激光器發(fā)出的單脈沖激光進行探測。如NdYAG發(fā)出的激光。這種激光脈沖功率可達兆瓦級，所以常用一光學透鏡聚焦，在該透鏡的焦平面上放置一金屬板，激光儀器發(fā)出的激光與金屬板相撞，就會發(fā)出閃光和撞擊聲。一種是對半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光進行探測。半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光能量低，不能用透鏡聚焦的方法探測，要用專用夜視儀器。另一種則用能量計等特殊儀器探測激光，各種不同波長的激光要配備相應(yīng)的能量計和探頭。以上探測方法比較繁瑣，需要的儀器價格昂貴，更不能隨身攜帶，不能對多種波長的激光兼顧進行探測，而且危險性大，操作中必須非常小心。這些激光探測設(shè)備，只有專業(yè)生產(chǎn)廠家配備，而對使用、維修人員用于判斷不可見激光的有無和概略判斷激光能量的強弱的掌中型通用探測器，國內(nèi)外還未見到。
本發(fā)明的目的是提供一種不可見激光的微型掌中激光探測器。該探測器既可探測固體激光器發(fā)出的兆瓦級激光，又可探測半導(dǎo)體激光器發(fā)出的瓦級、微瓦級激光，經(jīng)改換不同中心波長的光電接收二極管還可以探測氣體激光器發(fā)出的激光。通過調(diào)節(jié)衰減片衰減值的大小和調(diào)節(jié)放大電路的增益，該探測器的探測功率可達5×10-6W～5×107W，范圍很寬；探測的激光波長范圍亦很寬，為0.4μm～1.6μm。探測器探測到被測激光儀器發(fā)出的激光后，會立即發(fā)出光指示并進行聲報警，響度可達60dB。掌中激光探測器的體積僅僅比普通香煙盒大一點，便于攜帶，是從事激光產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用，特別是激光儀器的維修保障人員不可多得的工具性器具。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的掌中激光探測器為一長方體盒體，盒上裝有按鍵式電源開關(guān)、衰減片調(diào)節(jié)盤、光學透鏡、增益調(diào)節(jié)電位器、激光信號兼電源指示燈等。盒中裝有光學零件、光電接收二極管、印制電路板和一個市售9V普通疊層電池等。
盒體頭部的光學透鏡為激光接收窗口，該透鏡為一濾光鏡，可濾除紫外光而允許紅外光通過。濾光鏡后為一聚光鏡，光電接收二極管安裝在聚光鏡后部的焦平面上，可使進入濾光鏡的被測激光信號匯聚于光電接收二極管的光敏面上。在聚光鏡與光電接收二極管之間插入了衰減片調(diào)節(jié)盤(見附

圖1)。
衰減片調(diào)節(jié)盤為一扁圓柱形盤，盤中等間距鑲嵌有數(shù)片不同衰減值的中性衰減片，衰減值可在100dB～0dB之間選擇。圖1中，圖A裝了4片，圖B裝了6片。圖中，1-調(diào)節(jié)盤，2-衰減片，3-中心軸，4-滾花部位。盤的周邊直紋滾花，盤的邊緣凸起探測器盒體外部2～3mm。撥動凸起的滾花部位，盤可繞中心軸轉(zhuǎn)動，從而可讓某一衰減片的中心對準光電接收二極管。
濾光鏡、聚光鏡、衰減片、光電接收二極管處于同一光軸上。其光學系統(tǒng)圖見附圖2。圖2中，11-濾光鏡，12-聚光鏡，2-衰減片，1-調(diào)節(jié)盤，3-中心軸，13-光電接收二極管，14-印制線路板。
電路由增益調(diào)節(jié)電路、第一級放大、第二級放大、整形單穩(wěn)電路、報警電路等組成。增益調(diào)節(jié)電位器安裝于盒體上，調(diào)節(jié)該電位器，第一級放大電路的偏置電壓可在零伏到一定數(shù)值的電壓范圍內(nèi)變化，從而控制了放大電路的整體增益。
電源指示燈為一紅色發(fā)光二極管，它既是電源指示燈，又是有無激光的光指示燈；接通電源后，它發(fā)出穩(wěn)定的紅光，接收到激光信號后，它則發(fā)出紅色閃光指示。
盒體上還刻有一些小孔，蜂鳴器的報警聲從孔中傳出。
使用時，手握該盒體，將濾光鏡靠近激光儀器的激光輸出窗口。掌中激光探測器接收到激光，就會發(fā)出閃光指示和響聲。如果探測的是脈沖式激光，則可直接探測；如果探測的是連續(xù)激光，則只要將探測器晃動探測即可。先撥動衰減片調(diào)節(jié)盤，讓具有最大衰減值的衰減片中央處于聚光鏡與光電接收二極管之間。增益調(diào)節(jié)電位器調(diào)至最小。若有聲光報警，則被測激光為功率大于50MW的強激光；若沒有報警，再撥動衰減片調(diào)節(jié)盤，讓具有次強衰減值的衰減片中央處于聚光鏡與光電接收二極管之間，若有聲光報警，則被測激光為功率小于0.5MW的激光。若仍沒有激光報警，則可再改換衰減片……直至最后一個0dB的衰減片。再結(jié)合調(diào)節(jié)增益調(diào)節(jié)電位器，可設(shè)定最小可探測功率。具體方法是用一臺輸出功率符合指標的被檢產(chǎn)品作檢測的標準產(chǎn)品，分別調(diào)衰減片衰減值與增益調(diào)節(jié)電位器，使掌中激光探測器處于臨界探測到的狀態(tài)。此時鎖定增益調(diào)節(jié)電位器。然后即可用掌中激光探測器去探測其它同類的被檢產(chǎn)品，只要掌中激光探測器有光指示與聲報警，就說明該產(chǎn)品的激光輸出功率滿足使用要求。這樣通過更換不同衰減值的衰減片與調(diào)節(jié)增益，可立即判斷被測激光儀器是否有激光輸出和經(jīng)簡單分析可判斷激光輸出功率是否滿足使用要求。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的電路及結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系進行更為詳細的說明。
圖3是本發(fā)明的電原理框4是本發(fā)明的電原理簡3中，11-濾光鏡，12-聚光鏡，2-衰減片，21-光電接收二極管電路，22-增益調(diào)節(jié)電路，23-第一級放大電路，24-第二級放大電路，25-門限電路，26-整形單穩(wěn)電路，27-延時電路，28-聲報警電路，29-電源指示及光報警指示電路，30-VC升壓電路，31-VD穩(wěn)壓電路。
圖4中，GD1-光電接收二極管，R1～R16-電阻器，C1～C8-電容器，RP1、RP2-電位器，V1～V4-晶體三極管，V5-晶體二極管，IC1-四與非門集成電路，LED1-發(fā)光二極管，F(xiàn)M1-蜂鳴器，24-第二級放大電路，30-VC升壓電路，31-VD穩(wěn)壓電路。
光電接收二極管電路由GD1、R1、C1組成。GD1的負極接VC電源，正極經(jīng)限流電阻R1接地并經(jīng)C1耦合至V1的基極。
R2、RP1、C2、R3組成增益調(diào)節(jié)電路。R2一端接VC電源，另一端經(jīng)RP1接地。RP1的調(diào)節(jié)端經(jīng)電容C2接地并經(jīng)R3接V1的基極。調(diào)節(jié)RP1便調(diào)節(jié)了V1的偏壓；調(diào)節(jié)RP1可使V1的偏壓在零伏～數(shù)伏之間變化，從而可調(diào)整個放大器的增益。
V1、V2及其周圍元件組成第一級放大電路，V1放大，V2屬跟隨器。V2的基極直接接在V1的集電極上。
R8、RP2、R9、IC1的第一個門組成極靈敏的門限電路，R8、RP2、R9串聯(lián)在VD電源和地之間。RP2的調(diào)節(jié)端接IC1的第1腳并與耦合電容C5相連。其基準電壓由VD穩(wěn)壓電路而來的，電壓穩(wěn)定，確保門限一經(jīng)調(diào)定不會變化。前級傳輸來的信號只有與RP2調(diào)節(jié)端的分壓值相加大于一定的翻轉(zhuǎn)電平，IC1的3腳才有輸出。所以調(diào)節(jié)了RP2，即調(diào)節(jié)了IC1的門限。
IC1的第一個門與反饋電阻R10、電容C6組成整形單穩(wěn)電路。R10一端接IC1的3腳，另一端接IC1的2腳并經(jīng)C6接地，當IC1的1腳為高電平，3腳即為低電平(3腳原為高，2腳也為高)，C6經(jīng)R10放電，2腳為低電平后，3腳變?yōu)楦唠娖?，即輸出了一個負脈沖，其寬度與R10與C6的乘積相關(guān)，使信號形成整形單穩(wěn)負脈沖輸出。
R11、R12、V5、C7及IC1的第二個門組成延時電路。R12的阻值小于R11的阻值。當3腳為低電平時，C7經(jīng)V5、R12迅速放電，IC1的第二個門輸出高電平。當3腳變?yōu)楦唠娖綍r，經(jīng)R11向C7緩慢充電，直至C7上的電壓達到一定的翻轉(zhuǎn)電平，IC1的第二個門才開始翻轉(zhuǎn)，從而達到延時的目的。
IC1的第三個門與R13、C8、R14、V3、R5、LED1組成電源指示及激光信號的光指示電路。反饋電阻R13接在IC1的10腳與9腳之間，9腳經(jīng)C8接地，R4的一端接IC1的10腳，另一端接V3的基極，R15與LED1串聯(lián)后接在V3的集電極與9V電源之間。打開電源后，常態(tài)時，IC1的1腳為低，3腳為高，5、6腳為高，4、8腳為低，故10腳為高，V3飽和，LED1被點亮。當接收到激光信號后，10腳輸出振蕩波形，則LED1出現(xiàn)閃亮。閃爍頻率由C8、R13決定。
FM1為9V組合式蜂鳴器，通電接響。R16的一端接IC1的4腳，另一端接V4的基極，F(xiàn)M1接在V4的集電極與9V電源之間。
掌中激光探測器采用市售9V普通疊層電池供電，價廉、易售、輕便。
權(quán)利要求
1.一種用來判斷激光儀器是否發(fā)出了激光和概略判斷激光功率強弱的掌中激光探測器，由光學系統(tǒng)、光電接收管與放大電路、聲、光報警電路等組成，其特征在于數(shù)片不同衰減值的衰減片鑲嵌在一個衰減片調(diào)節(jié)盤上，轉(zhuǎn)動該盤，可使某一片衰減片的中心處于接收窗口與光電接收管之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述掌中激光探測器，其特征是濾光片、聚光鏡、衰減片、光電接收管處于同一光路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述掌中激光探測器，其特征是增益調(diào)節(jié)電位器RP1安裝于探測器的盒體上，R2一端接Vc，另一端經(jīng)RP1接地，RP1的調(diào)節(jié)端經(jīng)C2接地并經(jīng)R3接V1的基極，調(diào)節(jié)RP1，第一級放大電路的偏置電壓可在零伏到數(shù)伏之間變化，從而可調(diào)整個放大電路的增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述掌中激光探測器，其特征是R8、RP2、R9串聯(lián)在二次穩(wěn)壓電源與地之間，RP2的調(diào)節(jié)端接與非門IC1的1腳，反饋電阻R10的一端接3腳，另一端接2腳并經(jīng)C6接地，組成極靈敏的門限及整形單穩(wěn)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述掌中激光探測器，其特征是反饋電阻R13接在與非門的10腳與9腳之間，9腳經(jīng)C8接地，R4的一端接10腳另一端接V3的基極，R15與LED1串聯(lián)后接在V14的集電極與電源之間，把電源指示與信號指示結(jié)合在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述掌中激光探測器，其特征是采用9V普通市售疊層電池供電，F(xiàn)M1接在9V電源與V4的集電極之間。
全文摘要
掌中激光探測器用于判斷激光儀器是否發(fā)出了激光和進行激光功率強弱的分析。通過轉(zhuǎn)動衰減片調(diào)節(jié)盤和調(diào)節(jié)放大電路的增益,既可探測固體激光器發(fā)出的兆瓦級激光,又可探測半導(dǎo)體激光器等發(fā)出的瓦級、微瓦級激光并進行聲光報警。探測功率范圍:5×10
文檔編號G01J1/16GK1297143SQ00135450
公開日2001年5月30日 申請日期2000年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者何興, 吳憲安, 郁麒麟 申請人:郁麒麟, 吳憲安, 何興