激光能量計(jì)主要基于熱效應(yīng)、光電效應(yīng)等原理來實(shí)現(xiàn)能量測量,以下是幾種常見類型的工作原理解析:
(一)熱電偶型的核心部件是熱電偶。當(dāng)激光照射到熱電偶上時(shí),熱電偶吸收激光能量,由于溫度升高,熱電偶兩端會產(chǎn)生熱電勢。這個(gè)熱電勢的大小與吸收的激光能量成正比。通過測量熱電勢,并經(jīng)過事先校準(zhǔn)的對應(yīng)關(guān)系,就能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出激光的能量或功率。例如,在激光焊接過程中,熱電偶型可以放置在焊接點(diǎn)附近,實(shí)時(shí)監(jiān)測激光輻射帶來的溫度變化,進(jìn)而換算出激光能量,確保焊接工藝的穩(wěn)定性和一致性。
(二)光電型利用光電探測器對激光的敏感特性來工作。常見的有半導(dǎo)體光電二極管等作為探測元件。當(dāng)激光照射到光電探測器上時(shí),光子與探測器材料中的電子相互作用,產(chǎn)生光生載流子,從而形成光電流。光電流的大小取決于激光的強(qiáng)度,而通過積分電路對光電流進(jìn)行積分,就能得到激光在一定時(shí)間內(nèi)的能量。這種能量計(jì)響應(yīng)速度快,對于脈沖激光的測量尤為適用。比如在激光切割場景中,能夠快速捕捉脈沖激光的能量峰值,準(zhǔn)確控制切割深度和效果。
(三)量熱式激光能量計(jì)基于能量守恒定律,將激光能量全部吸收并轉(zhuǎn)化為熱量,通過測量吸收體的溫度升高來計(jì)算激光能量。它通常采用比熱容已知的材料作為吸收體,如水、金屬塊等。當(dāng)激光照射吸收體后,用溫度傳感器準(zhǔn)確測量吸收體的溫度變化,結(jié)合吸收體的質(zhì)量和比熱容,根據(jù)公式Q = cm\Delta T(其中Q為吸收的熱量即激光能量,c為比熱容,m為質(zhì)量,\Delta T為溫度變化),就能準(zhǔn)確算出激光能量。