使用熱電堆激光功率計(jì)傳感器的優(yōu)勢(shì)

一、熱電堆探頭工作原理

熱電堆功率探頭集成若干熱電偶，基于熱電效應(yīng)(亦稱(chēng)為塞貝克效應(yīng))工作原理，即任何存在溫度差的導(dǎo)體都會(huì)產(chǎn)生一定的電壓。因此，如果兩個(gè)表面之間存在溫度差，就會(huì)在兩個(gè)表面之間產(chǎn)生電壓差。這個(gè)過(guò)程可以看做是珀?duì)柼?yīng)的逆過(guò)程。

熱電堆功率探頭中，入射激光束的能量會(huì)被熱電偶的入射表面吸收并轉(zhuǎn)化為熱量。熱電偶的另一表面則由于與探頭中的散熱器接觸，仍然保持相對(duì)低溫狀態(tài)。兩個(gè)表面之間的溫度差取決于入射光功率。因此，冷熱表面之間產(chǎn)生的電壓與入射光功率成正比。

將光功率轉(zhuǎn)化為電壓的程度取決于探頭表面吸收光功率并將其轉(zhuǎn)化為熱量的能力。為了增強(qiáng)表面吸收，探測(cè)表面會(huì)鍍一層膜。為了達(dá)到更好的效果，這種膜層應(yīng)不受波長(zhǎng)影響(即吸收效率與入射波長(zhǎng)沒(méi)有關(guān)系)，并具有較高的損傷閾值(即能夠承受較高的光功率密度)。



二、熱電堆探頭的波長(zhǎng)相關(guān)性

熱電偶本身對(duì)激光波長(zhǎng)不敏感—只將熱轉(zhuǎn)化為電壓。但是，吸收膜會(huì)表現(xiàn)出一定的波長(zhǎng)相關(guān)性，因?yàn)槟颖砻鏁?huì)反射一小部分入射光，并且反射率與波長(zhǎng)也有關(guān)系。由于膜層不是透明的，故不會(huì)透射光，同時(shí)，在理想情況下，轉(zhuǎn)化過(guò)程的效率僅與反射(R)和吸收(A)因子有關(guān)，它們滿(mǎn)足R + A = 1或A = 1- R。因此，吸收率與波長(zhǎng)的函數(shù)關(guān)系可以通過(guò)測(cè)量某個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射率計(jì)算。

三、熱電堆探頭的優(yōu)缺點(diǎn)

熱電堆探頭由于產(chǎn)生的電壓取決于熱區(qū)和冷區(qū)之間的溫差，所以不會(huì)受到環(huán)境溫度變化的影響。 為了消除產(chǎn)生的熱量，必須將熱傳感器放置在散熱外殼內(nèi)，根據(jù)熱量的多少，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的傳導(dǎo)、低電壓風(fēng)機(jī)或水來(lái)冷卻。

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