激光功率檢測自動化裝置研究

張素英 張秀琴

（1、太原理工大學現代科技學院，山西 太原030027 2、武警工程大學，陜西 西安710086）

激光功率建設自動化裝置在當前多個社會領域都具有廣泛應用，而自動化技術的引入又能夠在很大程度上推動激光功率測量的效率和準確性，使得該設備能夠在更廣泛范圍內應用，進而推動社會各個領域的發展進步。

1 激光功率檢測自動化裝置的研究價值

激光功率檢測主要是為了利用激光開展計量工作，計量的準確性在很大程度上影響到激光功率檢測的效果，激光技術的發展成熟使其在計量領域的應用成為可能，測量效果得到了根本性提升。在常規激光計量器具的使用過程中，人工模式的使用需要人員介入才能夠完成測量工作，這不僅僅增加了增量的難度并且消耗人力和物力，同時也可能導致測量結果準確性受到不利影響。因此為了有效提升激光功率檢測的準確性并降低使用成本，我們嘗試引入了自動化裝置，最終研發激光功率檢測自動化裝置，使得檢測工作能夠在自動化模式下完成，這對于計量檢測和自動化技術的融合發展起到了積極的推動作用和促進作用，為檢測技術的自動化發展提供了助力。

2 激光功率檢測自動化裝置的組織結構及設計分析

檢測自動化裝置的設計需要充分考慮到設備的自動化檢測需求，確保設備能夠在自動化工作狀態下完成檢測工作。為了實現這個目標，該檢測設備需要有控制系統、顯示系統、配套設備及激光功率計共同構成，通過自動化裝置完成測試工作。而在完成檢測工作之后，設備能夠自動完成數據的處理和運算，同時將相關結果打印出來。在數據采集環節需要使用中央處理器，選用型號MCS-51 的單片機芯片能夠較好地滿足總體設備需求，通過A/D 轉換器能夠在整個設備進行功率檢測時實現自動控制，這也使得檢測工作更加順暢。主要設計包括了以下內容：

2.1 中央監控設計。中央處理器是實現激光功率檢測自動化的主要控制設備，它對設備的使用及最終效果具有直接影響，為了保證自動化裝置能夠更好地工作，在8031 芯片基礎上展開功能擴展是非常有必要的。首先從EPROM入手，使得中央處理器能夠在斷電工作狀態下依然能夠保存已有數據，避免數據的丟失；其次增加了隨機存取處理器，這大大提升了處理器的工作效率；最后增加了I/O 輸入輸出端口，使得數據能夠在中央控制單元實現順暢的輸入和輸出。

2.2 數據采集設計。數據采集設計要依照技工功率檢測需求進行設計優化，A/D 兩路轉換器的引入能夠顯示兩種數值，一種是標準激光功率計數值，另一種則為代檢數值，這兩個數值都采用三位半表顯示，而為了保證這個兩個數值的一致性，選用了MC14433 型號的A/d 轉換器。該轉化器的轉化精度非常高，同時不易受到外界因素影響和干擾，內部時鐘發生器能夠直接完成內外部電壓的轉化，在工作后能夠很好地完成數據傳輸工作。而在數據采集環節可以直接利用A/D 轉換器與單片機拓展口連接，這樣就能夠在較短的時間內完成查詢功能。在數據采集環節，采樣值與功率顯示是否一致也是非常重要的，因此可以嘗試利用數碼管進行顯示，同時在后續使用過程中及時進行調整。

2.3 輸入鍵盤設計。鍵盤是數據和指令輸入的主要工具，采用矩陣鍵盤能夠在較短時間內將大量的數據和指令輸入，在檢測工作開始前可以采取程控掃描法進行輸入，即利用單片機對鍵盤展開持續性掃描。當每一個系列檢測工作完成后，鍵盤工作方式也會隨之做出調整，更改為定時掃描，在特定時間范圍內進行掃描工作，當達到指定時間后掃描工作也會隨之停止。如果在掃描過程中未停止掃描則會自動停止，同時開展其它工作。鍵盤接口電路采用了串行口方式，接口程序首先識別鍵盤是否按下，同時根據按鍵的具體排列情況進行調節并實現鍵值計算。

2.4 顯示部分設計。顯示設計主要圍繞兩個方面展開，一方面是測量狀態顯示，另一方面則是測量次數顯示。前者通過發光二極管完成，在選擇時需要注意測量方法和量程；后者則可以通過數碼管來實現。筆者在設計過程中為了更好地利用資源采用了并行靜態顯示的方式，選擇了兩個MC145143 芯片，測量次數的顯示利用單片機拓展口輸入到芯片中，經過處理后得到字型碼，進而完成帶段輸出驅動器操作。而在測量狀態現實中，測量工作逐漸完成，顯示剩余次數逐漸減少，直到最終待檢測數據清零后可以進行下一步的數據處理工作。

2.5 快門部門設計。快門部分需要使用繼電器和線圈，因為電磁干擾因素的存在，在設計過程中必須要采取有效措施消除干擾，嘗試在單片機與控制電路之間增加隔離手段，此次設計選擇了具有良好隔離效果的光電耦合器。在耦合器輸入電流時，晶體管的放大處理也是非常重要部分，這有助于實現直流繼電器的驅動操作。

2.6 打印部分設計。打印部分能夠支持數據的輸出，將檢測結果通過打印方式直觀地呈現出來，選用25 針并行接口，直接與P0 接口相連，功能的實現更加順暢。在接口程序設計時既要判斷打印機狀態，同時也要選通信號，確保打印機部分在工作時能夠及時有效地記錄所有的數據。

2.7 數據處理設計。數據處理是整個激光功率檢測自動化裝置的核心，在數據采集完成后，它能夠將收集到的數據進行有效處理，在數據處理過程中能夠將采集的數據進行處理和運算。A/D 轉化及能夠對采集到的數據進行及時地處理，顯示方式可以選用十進制方式，使用BCD 碼顯示，這對于計算機工作方式并不是非常有利。在數據的具體轉化處理過程中，首先處理設備需要對小數點位置進行判斷，通過換算將十進制轉化為二進制，整數和小數兩個分IE 進行轉化，最終實現數據顯示方式的有效轉化，進而實現顯示方式的轉化。在數據轉化完成后需要進行數據處理并將結果打印，處理結果處理后將采用二進制方式顯示，這時將其轉化為BCD 碼能夠避免使用者的閱讀障礙，將二進制浮點數轉化為十進制BCD 碼。

3 激光功率檢測自動化裝置的應用

激光功率檢測自動化裝置的應用使得檢測測量技術在該領域得到了更好的應用，整個測量過程實現了全面自動化，這對于檢測技術的發展具有非常積極的促進作用，特別是自動化裝置的應用使得人為因素等等擾動對檢測過程的影響降至最低，這對于檢測技術的發展是至關重要的。

3.1 檢測過程自動化。激光功率檢測自動化裝置在檢測過程中能夠對快門進行控制，有效實現快門的自動開啟和關閉。這樣就能夠保證快門在檢測過程中自動識別測量對象，按照預先設定的程序開關，完全自動化的運行能夠讓快門開關時機更加精準，進而保證了檢測結果的準確性，進一步提升激光功率檢測的可靠性。

3.2 自動記錄存儲數據。激光功率檢測自動化裝置在數據處理方面實現自動記錄和自動存儲，裝置能夠根據預先編制的程序進行相關數據處理，直接將最終的處理結果通過打印方式直接呈現出來。數據的自動記錄存儲使得數據的處理變得更加簡單，大大提升了數據分析處理效率。

3.3 測量程序自動化。激光功率檢測自動化裝置能夠在測量過程中根據實際需要選擇最合適的測量方式，保證測量的精度和測量效率。在測量的過程中，設備也可以根據程序的預先設定做出調整。根據實際測量結果來看，該設備在數據采集方面的優勢非常明顯，而在數據處理方面同樣具有顯著的優勢，總體誤差非常小，很好地滿足了自動檢測的需求，能夠在各個領域廣泛應用。