一种激光能量测试系统、激光能量测试方法及相关设备与流程

本发明涉及激光能量测试，具体而言，涉及一种激光能量测试系统、激光能量测试方法及相关设备。

背景技术：

1、高能激光在焊接、雕刻、切割等领域有着重要的应用，对于精密加工而言，准确测量高能激光作用在物体表面的能量大小，能够实现更精准的控制，然而对于高能激光的能量检测是一个难点问题。

2、现有技术中，一般采用光学仪器通过测量激光波长并根据激光波长计算出激光能量，以此实现对激光的能量检测，然而由于测量结果是基于激光波长得到的，而激光波长往往会受到环境影响，以致测量结果存在较大的环境噪声，导致测量结果不够精确。

3、针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种激光能量测试系统、激光能量测试方法及相关设备，受外界环境的影响程度较小，能够得到更加精确的激光能量测量结果。

2、第一方面，本发明提供一种激光能量测试系统，包括透明介质、密闭腔室、吸能材料、压力传感器和第一处理器，所述透明介质装嵌在所述密闭腔室的室壁上且用于供激光穿过以从所述密闭腔室外射入到所述密闭腔室内；所述压力传感器安装在所述密闭腔室内且与所述透明介质相对设置；所述吸能材料放置于所述密闭腔室内且位于所述透明介质和所述压力传感器之间；所述吸能材料在吸收激光能量后能够气化；所述第一处理器与所述压力传感器电连接且用于根据所述压力传感器的实测压力值确定所述激光的激光能量强度。

3、本发明提供的激光能量测试系统，在内部与外界环境相隔绝的密闭腔室的结构基础上，依靠测量压力值计算出激光能量，实现对激光的能量检测，由于压力值受外界环境影响较小，因此能够有效减少测量结果中的环境噪声，以此提高测量精度。

4、进一步的，所述吸能材料为碘化氢水溶液或由酒精与石墨粉制成的混合物。

5、第二方面，本发明提供了一种基于上述激光能量测试系统的激光能量测试方法，应用于所述第一处理器，包括以下步骤：

6、s1.通过所述压力传感器获取对应于待测试激光的实测压力值；

7、s2.根据所述实测压力值，获得对应于所述待测试激光的压力变化曲线；

8、s3.根据所述待测试激光的压力变化曲线，获得实测斜率特征；

9、s4.将实测斜率特征与预设的标定斜率特征进行对比，确定所述待测试激光的激光能量强度；所述标定斜率特征为预先标定的标定曲线的斜率特征，所述标定曲线为已测试激光的压力变化曲线，所述已测试激光的激光能量强度已知。

10、以实测斜率特征与预设的标定斜率特征进行比较可以快速且准确地确定待测试激光的激光能量强度。

11、进一步的，步骤s2中，所述待测试激光的压力变化曲线满足以下计算公式：

12、；

13、其中，、、、、、、、、、、、均为第一预设参数，为所述吸能材料的气化百分比，为时间，为所述吸能材料的初始体积，为吸能材料中已气化部分生成的气体体积和未气化部分的体积之和，为所述实测压力值。

14、通过对不同激光能量强度的激光进行实验，由此建立出包含多个标定曲线的标准数据库，进而通过后续对比，轻易地从标准数据库中确定待测试激光的激光能量强度。

15、进一步的，步骤s3中的具体步骤包括：

16、s31.将所述待测试激光的压力变化曲线依次分为第一段曲线、第二段曲线和第三段曲线，所述第一段曲线为所述待测试激光的压力变化曲线的起点到所述待测试激光的压力变化曲线的峰值的10%对应的节点之间的曲线段，所述第二段曲线为所述待测试激光的压力变化曲线的峰值的10%对应的节点到所述待测试激光的压力变化曲线的峰值的85%对应的节点之间的曲线段，所述第三段曲线为所述待测试激光的压力变化曲线的峰值的85%对应的节点到所述待测试激光的压力变化曲线的终点之间的曲线段；

17、s32.获取所述第一段曲线的第一斜率特征矩阵、所述第二段曲线的第二斜率特征矩阵和所述第三段曲线的第三斜率特征矩阵，并将所述第一斜率特征矩阵、所述第二斜率特征矩阵和第三斜率特征矩阵作为所述实测斜率特征。

18、进一步的，步骤s32中的具体步骤包括：

19、s321.根据以下公式计算所述第一斜率特征矩阵：

20、；

21、其中，为所述第一斜率特征矩阵，为所述第一段曲线的时间变量矩阵，为的转置矩阵，表示求逆矩阵，为所述第一段曲线的五点平均压力值矩阵；

22、s322.根据以下公式计算所述第二斜率特征矩阵：

23、；

24、其中，为所述第二斜率特征矩阵，为所述第二段曲线的时间变量矩阵，为的转置矩阵，为所述第二段曲线的五点平均压力值矩阵；

25、s323.根据以下公式计算所述第三斜率特征矩阵：

26、；

27、其中，为所述第三斜率特征矩阵，为所述第三段曲线的时间变量矩阵，为的转置矩阵，为所述第三段曲线的五点平均压力值矩阵。

28、进一步的，步骤s4中的具体步骤包括：

29、s41.根据所述实测斜率特征和所述标定斜率特征，基于以下公式，从多个标定曲线中确定与所述待测试激光的压力变化曲线对应的目标标定曲线：

30、；

31、其中，为所述目标标定曲线，为所述标定曲线的第四斜率特征矩阵，为所述标定曲线的第五斜率特征矩阵，为所述标定曲线的第六斜率特征矩阵；

32、s42.把所述目标标定曲线对应的激光能量强度作为所述待测试激光的激光能量强度。

33、根据差值总和的最小值确定目标标定曲线，由此可以快速且准确地确定待测试激光的激光能量强度。

34、第三方面，本发明提供了一种基于上述激光能量测试系统的激光能量测试装置，包括：

35、第一获取模块，用于通过所述压力传感器获取对应于待测试激光的实测压力值；

36、第二获取模块，用于根据所述实测压力值，获得对应于所述待测试激光的压力变化曲线；

37、第三获取模块，用于根据所述待测试激光的压力变化曲线，获得实测斜率特征；

38、对比模块，用于将实测斜率特征与预设的标定斜率特征进行对比，确定所述待测试激光的激光能量强度；所述标定斜率特征为预先标定的标定曲线的斜率特征，所述标定曲线为已测试激光的压力变化曲线，所述已测试激光的激光能量强度已知。

39、本发明提供的激光能量测试装置可以快速且准确地确定待测试激光的激光能量强度。

40、第四方面，本发明提供一种电子设备，包括第二处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述第二处理器执行时，运行如上述第一方面提供的所述激光能量测试方法中的步骤。

41、第五方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被第三处理器执行时运行如上述第一方面提供的所述激光能量测试方法中的步骤。

42、由上可知，本发明提供的激光能量测试系统，利用吸能材料在高能激光作用下发生气化以致改变密闭腔室内部压力的手段令激光能量与压力值相关联，进而根据压力值便能计算出对应的激光能量，实现对激光能量的定量检测；同时，测量结果不与波长相关，而是与压力值相关，对于密闭腔室而言，其内部与外界环境相隔绝，因此压力值受外界环境的影响较小，从而有效减少测量结果中的环境噪声，达到提高测量精度的效果。

43、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。