激光加工点温度测量装置的光学系统参数的计算与选定

　　激光加工中材料的被加工温度是影响加工质盆的决定性因素.通过对温度的研究，可以进一步了解激光加工机理，了解加工质量和温度的关系.在改进和研制了一套温度侧盆装置后.通过试验手段实时侧盆激光加工面的温度.本文主要论述该侧温装置光学系统的设计.

　　1,测温要求

　　激光加工表面温度的测量不同于普通的辐射测温，它对侧温装置有一些特殊的要求，主要表现在:①最小可探测面积要足够小，由于一般激光加工区域的直径大都小于lmm，这就要求测温装置至少应达到这个量级或者更小，以使加工点的成像充满探测器.否则测量会受低温背景辐射的影响;②测温元件的敏感波段要能避开激光波长.否则加工中激光受到金属表面的反射，这部分反射光会被探侧器吸收而对测盆造成干扰.

　　美国的S Ramanathan和M F ModESt}' }论述了用C认激光(它的波长为10.61 m)加工陶瓷材料时材料表面温度变迁的测盆.所选用的高温计名义波长为0.8一1.1u m,目标点直径为300p m,测温范围为I 273一2 5?3K.以色列的Y Tal等人l2j用PbSe光电导体作为探侧器测量了CO,激光切割材料时的温度，探测器的波长范围为1 -5pm,峰值4.414 m,测蚤点直径为0.26mm.

　　中国航空精密机械研究所生产的GFG红外辐射测温仪的最小可测目标直径25mm,探测器光电二极管的峰值波长为0.94p m,可探测波长范围为0.75一1.1伽m.从这些指标看，它不适合于激光加工中的温度测量，但由于进口测温仪的价格偏高.从经济上考虑，因此决定重新设计它的光学系统来使其满足侧量要求。

　　红外辐射测温仪是利用黑体的辐射特性来间雄确定黑体温度的.黑体的辐射Planck定律:

　　式中:C, =2.nhc=,Q=向k，均为常数.

　　( T)—光谱辐出射度;

　　又—波长;

　　h—普朗克恒盆;

　　k—玻耳兹受恒t;

　　c—光速.

　　即对一定的波长，黑体的辐射f只与沮度有关.且随温度单调变化.这样就可以通过标定手段使辐射t与温度形成一一对应关系，从而通过探侧辐射里得到相应的黑体温度。

　　2光学系统的设计

　　2.l沐除激光反射

　　探测器选择GFG红外辐射侧沮仪所选的光电二极管.NdYAG激光波长为1.06召 m,恰好位于光电二极管的敏感波段内.经过估算发现，反射的激光能盆比实际光点的辐射t还要高一个效f级.这将对侧t造成非常严重的形响.因此必须设法趁除反射激光.

　　采用截止滤光片来滤除激光反射.该滤光片能完全滤除1.00一1.20I} m之间的光波，对未被截止部分.它的透过率为阶%左右.滤光片透过率曲线见图1.由图可见侧温仪可探侧波段为0.75--0.97u m.