激光二极管功率自主修正方法与流程

本发明创造涉及激光二极管技术领域，尤其涉及一种激光二极管功率自主修正方法。

背景技术：

在现有的激光二极管使用过程中，激光二极管受自身使用寿命的影响，在经过一段时间的使用后，其输出功率会出现一定程度的衰减，此时在使用激光二极管进行检测工作时，受输出功率衰减的影响，检测数据会存在一定误差。

但现有的激光二极管功率的修正手段，多采用改变激光二极管输入端的电路，从而增大激光二极管的输入功率来进行修正，此方法没有理论依据支撑，在增大输入功率后，不能对激光二极管的输出功率进行把握，进而进行检测时，容易出现较大误差，对于功率衰减修正效果欠佳。

技术实现要素：

本发明创造的目的在于提供一种激光二极管功率自主修正方法，该方法操作方便，无需复杂的装置进行配合，也不需要人工协助，仅仅需要处理模块在计算待检测物的浓度值时，同时检测激光二极管的功率，本方法实用性较高，使用成本低，可操作性强，修正后的数据具有较高的准确性。

本发明创造的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。

一种激光二极管功率自主修正方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)：在激光二极管发射激光的光路上依次设置凹透镜、第一光电接收管；

步骤(2)：所述第一光电接收管的两侧分别间隔设置第二光电接收管、第三光电接收管，所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管的排列方向与所述激光二极管发射激光的光路垂直；

步骤(3)：当所述激光二极管开启后，利用所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管接收所述激光二极管发出的经过所述凹透镜散射的激光，通过处理模块计算出所述第一光电接收管检测得到的光功率P1，所述第二光电接收管检测得到的光功率P2，所述第三光电接收管检测得到的光功率P3；

步骤(4)：当所述处理模块计算所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管检测得到的光功率开始减小时，记录所述第一光电接收管检测得到的衰减光功率Pr1，所述第二光电接收管检测得到的衰减光功率Pr2，所述第三光电接收管检测得到的衰减光功率Pr3；

步骤(5)：通过所述处理模块计算所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管各自检测得到的衰减系数，将所述第一光电接收管的衰减系数记作K1，所述第二光电接收管的衰减系数记作K2，所述第三光电接收管的衰减系数记作K3，K1＝Pr1/P1，K2＝Pr2/P2，K3＝Pr3/P3；

步骤(6)：通过所述处理模块计算所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管各自检测得到的待检测物的浓度，所述第一光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr1，所述第二光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr2，所述第三光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr3；

步骤(7)：通过所述处理模块计算所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管各自检测得到的待检测物的浓度的检测修正值，所述第一光电接收管的检测修正值为PMc1，PMc1＝PMr1/K1，所述第二光电接收管的检测修正值为PMc2，PMc2＝PMr2/K2，所述第三光电接收管的检测修正值为PMc3，PMc3＝PMr3/K3；

步骤(8)：通过所述处理模块计算平均检测修正值，所述平均检测修正值记作PMc0，PMc0＝(PMc1+PMc2+PMc3)/3。

本发明借助所述凹透镜将所述激光二极管发出的激光进行散射，再由所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管接收所述激光二极管发出的经过所述凹透镜散射的激光，并通过所述处理模块分别记录所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管接收到的激光的光功率，当所述激光二极管刚投入使用时，即所述激光二极管能够正常地稳定地工作时，所述第一光电接收管检测得到的光功率P1，所述第二光电接收管检测得到的光功率P2，所述第三光电接收管检测得到的光功率P3均能够对应所述激光二极管处于正常工作状态，而当所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管接收到的激光的光功率开始下降时，此时由于所述凹透镜对激光的影响是固定的，因此此时代表所述激光二极管经过一段时间的使用后，进入了功率衰减状态，此时应开始进行功率自主修正，所述处理模块记录所述第一光电接收管检测得到的衰减光功率Pr1，所述第二光电接收管检测得到的衰减光功率Pr2，所述第三光电接收管检测得到的衰减光功率Pr3，由于所述凹透镜对激光的影响是固定的，因此所述凹透镜也不会对所述激光二极管的衰减造成影响，所述第一光电接收管的衰减系数为K1，所述第二光电接收管的衰减系数为K2，所述第三光电接收管的衰减系数为K3，K1＝Pr1/P1，K2＝Pr2/P2，K3＝Pr3/P3，而所述激光二极管衰减时，所述第一光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr1，所述第二光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr2，所述第三光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr3，而PMr1/PMc1、PMr2/PMc2、PMr3/PMc3的数值与各自的衰减系数也相同，即PMr1/PMc1＝Pr1/P1，PMr2/PMc2＝Pr2/P2，PMr3/PMc3＝Pr3/P3；因此所述第一光电接收管的检测修正值PMc1＝PMr1/K1，所述第二光电接收管的检测修正值PMc2＝PMr2/K2，所述第三光电接收管的检测修正值PMc3＝PMr3/K3；最终利用取平均值的方法减小，获得平均检测修正值PMc0，PMc0＝(PMc1+PMc2+PMc3)/3，从而减小随机产生的误差；利用所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管接收所述激光二极管发出的经过所述凹透镜散射的激光，通过所述处理模块获得所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管对应的衰减系数，再通过公式进行衰减修正；该方法操作方便，无需复杂的装置进行配合，也不需要人工协助，仅仅需要所述处理模块在计算所述待检测物的浓度值时，同时检测所述激光二极管的功率，本方法实用性较高，使用成本低，可操作性强，修正后的数据具有较高的准确性。

优选地，所述第一光电接收管的两侧等间隔处分别设置所述第二光电接收管、所述第三光电接收管；

将所述第二光电接收管、所述第三光电接收管等间隔设置在所述第一光电接收管的两侧，能够尽可能地使得所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管接收到的经过散射的激光情况相近，减小误差。

具体地，所述待检测物为空气环境中的气体或小颗粒。

具体地，所述激光二极管、所述凹透镜、所述第一光电接收管的排列方向与所述凹透镜的主光轴重合；

所述第一光电接收管能够接收到未经所述凹透镜散射的激光，以降低误差。

具体地，所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管接收所述激光后，利用光电转化电路将光功率信号转换为功率电信号，再利用所述光电转化电路将所述功率电信号发送给所述处理模块。

具体地，所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管接收所述激光中发生散射的激光后，利用光电转化电路将光信号转换为散射电信号，再利用所述光电转化电路将所述散射电信号发送给所述处理模块。

优选地，所述步骤(3)中，所述激光二极管启动后，所述处理模块实时持续计算所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管检测得到的光功率，当所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管检测得到的光功率趋于稳定时，则认定所述激光二极管进入稳定状态，开始记录稳定状态下的所述第一光电接收管、所述第二光电接收管、所述第三光电接收管检测得到的光功率，即P1、P2、P3；

当所述激光二极管启动时，由于刚刚启动，所述激光二极管的功率可能会有所波动，因此，需待所述激光二极管的功率保持稳定值，即所述激光二极管进入稳定状态后，记录稳定状态下的功率，才能够保证数据的准确性。

进一步地，所述方法还包括步骤(9)：当K1、K2、K3任意两个小于60％时，所述处理模块识别所述激光二极管处于异常状态；

当所述衰减系数小于60％时，所述激光二极管则处于异常状态，工作人员可进行更换或者维修工作，以保证后续工作的正常进行。

与现有技术相比，本发明创造有益效果在于：

1、本发明创造利用第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管获取信号，通过处理模块获得衰减系数，通过公式进行衰减修正；该方法操作方便，无需复杂的装置进行配合，也不需要人工协助，仅仅需要处理模块在计算待检测物的浓度值时，同时检测激光二极管的功率，本方法实用性较高，使用成本低，可操作性强，修正后的数据具有较高的准确性。

2、本发明创造的处理模块计算出衰减系数，当衰减系数小于60％时，激光二极管则处于异常状态，即使通过自主修正来弥补误差，也无法避免对最终检测结果造成影响，此时工作人员可进行更换或者维修工作，以保证后续工作的正常进行。

附图说明

图1为实施例1的激光二极管功率自主修正方法的流程框图。

图2为实施例2的激光二极管功率自主修正方法的流程框图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明创造各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明创造的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明创造所保护的范围。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明创造做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种激光二极管功率自主修正方法，具体包括以下步骤：步骤(1)：在激光二极管发射激光的光路上依次设置凹透镜、第一光电接收管；步骤(2)：第一光电接收管的两侧分别间隔设置第二光电接收管、第三光电接收管，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管的排列方向与激光二极管发射激光的光路垂直；步骤(3)：当激光二极管开启后，利用第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管接收激光二极管发出的经过凹透镜散射的激光，通过处理模块计算出第一光电接收管检测得到的光功率P1，第二光电接收管检测得到的光功率P2，第三光电接收管检测得到的光功率P3；步骤(4)：当处理模块计算第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管检测得到的光功率开始减小时，记录第一光电接收管检测得到的衰减光功率Pr1，第二光电接收管检测得到的衰减光功率Pr2，第三光电接收管检测得到的衰减光功率Pr3；步骤(5)：通过处理模块计算第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管各自检测得到的衰减系数，将第一光电接收管的衰减系数记作K1，第二光电接收管的衰减系数记作K2，第三光电接收管的衰减系数记作K3，K1＝Pr1/P1，K2＝Pr2/P2，K3＝Pr3/P3；步骤(6)：通过处理模块计算第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管各自检测得到的待检测物的浓度，第一光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr1，第二光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr2，第三光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr3；步骤(7)：通过处理模块计算第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管各自检测得到的待检测物的浓度的检测修正值，第一光电接收管的检测修正值为PMc1，PMc1＝PMr1/K1，第二光电接收管的检测修正值为PMc2，PMc2＝PMr2/K2，第三光电接收管的检测修正值为PMc3，PMc3＝PMr3/K3；步骤(8)：通过处理模块计算平均检测修正值，平均检测修正值记作PMc0，PMc0＝(PMc1+PMc2+PMc3)/3；其中，待检测物为空气环境中的气体或小颗粒。

本发明借助凹透镜将激光二极管发出的激光进行散射，再由第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管接收激光二极管发出的经过凹透镜散射的激光，并通过处理模块分别记录第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管接收到的激光的光功率，当激光二极管刚投入使用时，即激光二极管能够正常地稳定地工作时，第一光电接收管检测得到的光功率P1，第二光电接收管检测得到的光功率P2，第三光电接收管检测得到的光功率P3均能够对应激光二极管处于正常工作状态，而当第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管接收到的激光的光功率开始下降时，此时由于凹透镜对激光的影响是固定的，因此此时代表激光二极管经过一段时间的使用后，进入了功率衰减状态，此时应开始进行功率自主修正，处理模块记录第一光电接收管检测得到的衰减光功率Pr1，第二光电接收管检测得到的衰减光功率Pr2，第三光电接收管检测得到的衰减光功率Pr3，由于凹透镜对激光的影响是固定的，因此凹透镜也不会对激光二极管自身的功率衰减造成影响，第一光电接收管的衰减系数为K1，第二光电接收管的衰减系数为K2，第三光电接收管的衰减系数为K3，K1＝Pr1/P1，K2＝Pr2/P2，K3＝Pr3/P3，而激光二极管衰减时，第一光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr1，第二光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr2，第三光电接收管检测得到的待检测物的浓度为PMr3，而PMr1/PMc1、PMr2/PMc2、PMr3/PMc3的数值与各自的衰减系数也相同，即PMr1/PMc1＝Pr1/P1，PMr2/PMc2＝Pr2/P2，PMr3/PMc3＝Pr3/P3；因此第一光电接收管的检测修正值PMc1＝PMr1/K1，第二光电接收管的检测修正值PMc2＝PMr2/K2，第三光电接收管的检测修正值PMc3＝PMr3/K3；最终利用取平均值的方法减小，获得平均检测修正值PMc0，PMc0＝(PMc1+PMc2+PMc3)/3，从而减小随机产生的误差；利用第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管接收激光二极管发出的经过凹透镜散射的激光，通过处理模块获得第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管对应的衰减系数，再通过公式进行衰减修正；该方法操作方便，无需复杂的装置进行配合，也不需要人工协助，仅仅需要处理模块在计算待检测物的浓度值时，同时检测激光二极管的功率，本方法实用性较高，使用成本低，可操作性强，修正后的数据具有较高的准确性。

其中，凹透镜将激光二极管发出的激光进行散射，凹透镜对激光进行散射时，会造成激光能量的衰减，而激光能量的衰减程度与经过凹透镜内部的距离有关，由于凹透镜内部厚度较窄，因此可视为凹透镜对激光能量的衰减程度相同，因此当激光二极管正常使用时，经过散射后的激光功率为激光二极管的正常功率减去凹透镜对功率的衰减数值，而当激光二极管的功率开始衰减时，散射后的激光功率为激光二极管的衰减功率减去凹透镜对功率的衰减数值，因此当第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管接收激光二极管发出的经过凹透镜散射的激光时，检测到的激光二极管功率以及检测到的激光二极管衰减功率除去激光二极管自身功率衰减影响外，还有凹透镜造成的衰减，而凹透镜造成的衰减程度可以视为近似固定。

优选地，第一光电接收管的两侧等间隔处分别设置第二光电接收管、第三光电接收管；

将第二光电接收管、第三光电接收管等间隔设置在第一光电接收管的两侧，当激光经过凹透镜散射后，第二光电接收管、第三光电接收管能够接收到激光，第二光电接收管、第三光电接收管的方位对称，周围的空气情况近似，带检测物的浓度也近似，能够尽可能地使得第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管接收到的经过散射的激光情况相近，减小误差。

本实施例中，激光二极管、凹透镜、第一光电接收管的排列方向与凹透镜的主光轴重合；

第一光电接收管能够接收到未经凹透镜散射的激光，以降低误差。

本实施例中，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管接收激光后，利用光电转化电路将光功率信号转换为功率电信号，再利用光电转化电路将功率电信号发送给处理模块。

本实施例中，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管接收激光中发生散射的激光后，利用光电转化电路将光信号转换为散射电信号，再利用光电转化电路将散射电信号发送给处理模块。

本实施例的步骤(3)中，激光二极管启动后，处理模块实时持续计算第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管检测得到的光功率，当第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管检测得到的光功率趋于稳定时，则认定激光二极管进入稳定状态，开始记录稳定状态下的第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管检测得到的光功率，即P1、P2、P3；

当激光二极管启动时，由于刚刚启动，激光二极管的功率可能会有所波动，因此，需待激光二极管的功率保持稳定值，即激光二极管进入稳定状态后，记录稳定状态下的功率，才能够保证数据的准确性。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种激光二极管功率自主修正方法，与实施例1的区别在于，本激光二极管功率自主修正方法，还包括步骤(9)：当K1、K2、K3任意两个小于60％时，处理模块识别激光二极管处于异常状态；

处理模块计算出衰减系数，当衰减系数小于60％时，激光二极管则处于异常状态，即使通过自主修正来弥补误差，也无法避免对最终检测结果造成影响，此时工作人员可进行更换或者维修工作，以保证后续工作的正常进行。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明创造进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明创造实施例技术方案。