一、背景概述
光纤激光器具有光束质量好、能量密度高、电光转换效率高、散热性好、结构紧凑、免维护、柔性传输等优点,广泛应用于雕刻、打标、切割、熔覆、焊接、表面处理等材料加工领域。
主要部件包括LD泵浦源、特种光纤、光纤耦合器、激光功率合束器、声光调制器、光纤隔离器、激光功率传输光缆组件等。
二、客户需解决的问题
光纤激光器的各个模块是由光纤连接的,在输出激光的过程中,过高的温度会导致设备的使用寿命降低,甚至直接引起设备起火,为了保证光纤激光器的安全运行,需要解决以下几个问题:
(1)泵源温度不能超过45℃,出厂前需要对泵源做出厂检测;
(2)合束器帮助激光器实现高功率输出,大功率的合束器需要强制冷却,出厂前要对合束器逐一做来料热像检测;
(3)光纤焊接点温度过高会加速老化,需检测整段光纤尤其是光纤熔接点温度;
(4)在光纤来料检测中,需检测光纤本体的镀膜是否完好。
三、传统解决方案及弊端
(1)使用热电偶测温很准确,但只能测试点或几个点的温度,无法捕捉高温点,并且热电偶存在温度惯性,采集的温度与实际温度有滞后;
(2)红外测温枪使用方便,但不能同时测试多个点,被测温的部位很小,温度会被平均,不能高效直观地看到问题点。
四、FOTRIC解决方案
(1)激光器焊点检测
在生产和研发中都需要关注焊点与设备的温度。以生产为例,一台功率在1000瓦的设备生产一般要50小时左右,上面有7~8个焊点,在恒温25℃的环境中测试,设备功率从100、200、300逐级增加到1000瓦最大功率。使用热像仪监测所有点的温度,可以精准测温,及时知晓温度值是否在正常范围内。
(2)合束器检测
光纤激光器存在较大的光功率损耗,大功率的合束器需要强制冷却,光纤激光器厂家会在合束器出厂前,使用红外热像仪对合束器逐一做来料检测,使用FOTRIC热像仪可以精准检测壳体温度、端(泵浦端)/出端光纤温度等,避免不合格的合束器影响激光器的整机质量。
(3)泵浦源质量检测
泵浦的整体电-光转换效率约40%,有些能达到50%,发热量很大,而温度直接影响芯片输出的激光波长,使用FOTRIC热像仪对泵浦源进行壳体、电源管脚焊点、尾套、尾纤等温度检测,保证整体质量,降低被退货的概率。
(4)检查镀膜破损
光纤来料检测时用激光器打入激光,如果有镀膜破损的地方会漏光产生高温,使用FOTRIC热像仪就可以快速查看整个光纤表面是否有镀膜破损的情况,确定设备的缺陷点,提高检查效率,保障设备的安全。
(5)激光反射保护验证检测
高品质的光纤激光器需具备反射保护机制,光纤激光器在出厂前会进行模拟测试,反向输入一定功率的激光,反射保护测试中各部件的温度原则上都不能超过45℃,其中红外热像仪是确保其品质的有效检测手段。
五、配置方案
(一)专业级在线热像仪——FOTRIC 600C系列
(1)测温范围-20℃~+650℃,支持高温扩展到2000℃;
(2)7×24小时全天候监测温度数据,及时发现热缺陷;
(3) 支持640*480、384*288、320*240等多种分辨率,满足不同应用场景的需求;
(4) 支持全辐射热像视频流输出,为基于温度的状态监测和分析提供丰富的数据。
(二)专家级科研热像仪——FOTRIC 280系列
(1)全新一代FPA非制冷型红外探测器,处理速度更快,成像更好;
(2) 一次最高可测786432个点,精准测温,直观呈现热缺陷;
(3) 复合调色聚焦成像,适用于光纤焊点等部位的细微温差检测;
(4) 配合AnalyzIR分析软件记录全辐射热像视频,可对目标实现温度趋势分析。