一种内窥镜设备及半导体激光器温度控制方法与流程

本技术涉及半导体激光器，特别涉及一种内窥镜设备及半导体激光器温度控制方法。

背景技术：

1、半导体激光器是一种使用半导体材料作为工作物质的激光器，也称为激光二极管(laser diode，ld)。半导体激光器具有尺寸小、效率高、功耗低、可靠性好以及使用寿命长等优点，广泛用于医疗、国防军事及工业测试等各个领域。

2、半导体激光器的输出功率、中心波长、阈值电流和使用寿命等特性均与其自身的温度相关，因此，对半导体激光器进行高精度的温度控制至关重要。

3、在传统的半导体激光器温度控制方法，通常使用pid控制算法整定参数。但是，使用常规的pid控制算法存在明显的缺陷。例如，一旦参数整定计算好后，在整个控制过程中，参数都是固定不变的。然而，半导体激光器的温度是具有不稳定性、不确定性、时变性、非线性和时滞性等特性的，用同一组参数去适应温度控制系统的全过程，控制精度较低。

技术实现思路

1、本技术提供了一种内窥镜设备及半导体激光器温度控制方法，用于提高半导体激光器温度控制精度。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种内窥镜设备，所述内窥镜设备包括冷光源系统，所述冷光源系统包括处理器、至少一个激光器、激光器温度传感器、环境温度传感器、tec制冷片；所述tec制冷片通过导热硅脂连接所述至少一个激光器；

3、所述激光器温度传感器用于，采集所述至少一个激光器的激光器温度；

4、所述环境温度传感器用于，采集环境温度；

5、所述处理器用于，当检测到所述环境温度与所述激光器温度满足温度控制条件后，确定所述激光器温度与设置的参考温度之间的温度差值；基于所述tec制冷片的温度控制模式对应的权重参数集合，对所述温度差值进行运算处理，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量；根据所述电压调整量对所述tec制冷片的输入电压进行调整；其中，所述tec制冷片的温度控制模式是根据所述环境温度以及所述参考温度确定的，所述温度控制模式包括加热模式和制冷模式；

6、所述tec制冷片用于，基于调整后的所述输入电压控制自身的温度；所述tec制冷片的温度与所述激光器温度呈正相关。

7、在一种可能的实施例中，所述处理器具体用于：

8、将所述温度差值和前n轮调整时确定的温度差值，分别与所述温度控制模式对应的权重参数集合中相应的权重参数进行加权运算，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量；n为大于等于1的整数。

9、在一种可能的实施例中，所述处理器具体用于：

10、若本轮为首轮对所述tec制冷片的输入电压进行调整，将所述温度差值、与所述温度控制模式对应的权重参数集合中所述温度差值对应的权重参数进行加权运算，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量。

11、在一种可能的实施例中，所述处理器还用于：

12、在至少一个预设温度区间中，确定所述环境温度归属的目标温度区间；以及，在至少一个预设亮度区间中，确定所述至少一个激光器的激光亮度归属的目标亮度区间；

13、根据所述目标温度区间对应的参考环境温度、以及所述目标亮度区间对应的参考激光亮度，从预设的电压数据集中选择电压值作为所述tec制冷片的输入电压；所述电压数据集中包括不同参考环境温度和不同参考激光亮度下对应的电压值。

14、在一种可能的实施例中，所述电压数据集中的电压值包括不同温度控制模式对应的电压值；所述加热模式对应的权重参数集合是基于所述电压数据集中加热模式对应的电压值确定的，所述制冷模式对应的权重参数集合是基于所述电压数据集中制冷模式对应的电压值确定的。

15、第二方面，本技术实施例提供了一种半导体激光器温度控制方法，应用于内窥镜设备中的冷光源系统，所述方法包括：

16、采集环境温度与所述冷光源系统中至少一个激光器的激光器温度，当检测到所述环境温度与所述激光器温度满足温度控制条件后，确定所述激光器温度与设置的参考温度之间的温度差值；

17、基于所述冷光源系统中tec制冷片的温度控制模式对应的权重参数集合，对所述温度差值进行运算处理，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量；所述tec制冷片的温度控制模式是根据所述环境温度以及所述参考温度确定的，所述温度控制模式包括加热模式和制冷模式；

18、根据所述电压调整量对所述tec制冷片的输入电压进行调整；基于调整后的所述输入电压控制所述tec制冷片的温度状态；所述tec制冷片的温度与所述激光器温度呈正相关。

19、在一种可能的实施例中，所述基于所述温度差值和所述温度控制模式对应的权重参数集合，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量，包括：

20、将所述温度差值和前n轮调整时确定的温度差值，分别与所述温度控制模式对应的权重参数集合中相应的权重参数进行加权运算，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量；n为大于等于1的整数。

21、在一种可能的实施例中，所述将所述温度差值和前n次调整时确定的温度差值，分别与所述温度控制模式对应的权重参数集合中相应的权重参数进行加权运算，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量，包括：

22、若本轮为首轮对所述tec制冷片的输入电压进行调整，将所述温度差值、与所述温度控制模式对应的权重参数集合中所述温度差值对应的权重参数进行加权运算，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量。

23、在一种可能的实施例中，在所述根据所述电压调整量对所述tec制冷片的输入电压进行调整之前，还包括：

24、在至少一个预设温度区间中，确定所述环境温度归属的目标温度区间；以及，在至少一个预设亮度区间中，确定所述激光亮度归属的目标亮度区间；

25、根据所述目标温度区间对应的参考环境温度、以及所述目标亮度区间对应的参考激光亮度，从预设的电压数据集中选择电压值作为所述tec制冷片的输入电压；所述电压数据集中包括不同参考环境温度和不同参考激光亮度下对应的电压值。

26、在一种可能的实施例中，所述电压数据集中的电压值包括不同温度控制模式对应的电压值；所述加热模式对应的权重参数集合是基于所述电压数据集中加热模式对应的电压值确定的，所述制冷模式对应的权重参数集合是基于所述电压数据集中制冷模式对应的电压值确定的。

27、第三方面，本技术实施例提供了一种半导体激光器温度控制装置，包括：

28、确定模块，用于采集环境温度与所述冷光源系统中至少一个激光器的激光器温度，当检测到所述环境温度与所述激光器温度满足温度控制条件后，确定所述激光器温度与设置的参考温度之间的温度差值；

29、处理模块，用于基于所述冷光源系统中tec制冷片的温度控制模式对应的权重参数集合，对所述温度差值进行运算处理，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量；所述tec制冷片的温度控制模式是根据所述环境温度以及所述参考温度确定的，所述温度控制模式包括加热模式和制冷模式；

30、调整模块，用于根据所述电压调整量对所述tec制冷片的输入电压进行调整；基于调整后的所述输入电压控制所述tec制冷片的温度状态；所述tec制冷片的温度与所述激光器温度呈正相关。

31、在一种可能的实施例中，所述处理模块具体用于：

32、将所述温度差值和前n轮调整时确定的温度差值，分别与所述温度控制模式对应的权重参数集合中相应的权重参数进行加权运算，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量；n为大于等于1的整数。

33、在一种可能的实施例中，所述处理模块具体用于：

34、若本轮为首轮对所述tec制冷片的输入电压进行调整，将所述温度差值、与所述温度控制模式对应的权重参数集合中所述温度差值对应的权重参数进行加权运算，获得所述tec制冷片的输入电压的电压调整量。

35、在一种可能的实施例中，所述调整模块还用于：

36、在至少一个预设温度区间中，确定所述环境温度归属的目标温度区间；

37、根据所述目标温度区间对应的参考环境温度、以及所述激光器的激光亮度，从预设的电压数据集中选择电压值作为所述tec制冷片的输入电压；所述电压数据集中包括不同参考环境温度和不同激光亮度下对应的电压值。

38、在一种可能的实施例中，所述电压数据集中的电压值包括不同温度控制模式对应的电压值；所述加热模式对应的权重参数集合是基于所述电压数据集中加热模式对应的电压值确定的，所述制冷模式对应的权重参数集合是基于所述电压数据集中制冷模式对应的电压值确定的。

39、第四方面，本技术实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行第二方面任一所述方法的步骤。

40、第五方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，其包括计算机程序，所述计算机程序存储在计算机可读存储介质中；当电子设备的处理器从所述计算机可读存储介质读取所述计算机程序时，所述处理器执行该计算机程序，使得所述电子设备执行第二方面任一所述方法的步骤。

41、本技术实施例采用上述技术方案，至少具有如下技术效果：本技术在对激光器进行温度控制的过程中，基于环境温度与设置的参考温度确定当前tec制冷片的温度控制模式，在不同温度控制模式下，使用与温度控制模式对应的权重参数集对温度差值进行运算处理，使得到的电压调整量更加适配当前tec制冷片的温度控制模式。则本技术基于电压调整量对tec制冷片的输入电压进行调整后，使得到的调整后的输入电压更准确，提高对激光器温度的控制精度。