ＣＯ２激光管伏安特性測量及５０ＫＶ電壓表制作

提要從激光雕刻機出現問題入手，闡述了ＣＯ２激光管伏安特性的的測量方法，并詳述了一種自制的５０ＫＶ直流電壓表的制作。

Abstract:

AmeasurementmethodofCO2

lasertube’svolt-amperecharacteristicisshowedinthispaperaftersomeproblemwerefoundinlaserengravingmachine,andaself-made50KVDCvoltmeterisintroduced.

關鍵詞ＣＯ２激光管伏安特性測量５０ＫＶ高壓直流電壓表激光雕刻機

KeyWords:

CO2

lasertube;volt-amperecharacteristic;measurement;50KVhighvoltDCvoltmeter;laserengravingmachine

一.引言

眾所周知，ＣＯ２激光雕刻機中除了ＣＯ２激光管之外，還有激光電源、驅動電機、驅動器、運動控制卡、聚焦鏡、反射鏡、導軌、機架……等環節。若各個環節均滿足技術要求，裝配過程也準確無誤的話，調試起來也就不會很困難。倘若有的部件本未達標，那么調試過程就會遇到麻煩，這時就往往需要反復查找癥結所在，激光管、激光電源、驅動電機、驅動器、運動控制卡、聚焦鏡、反射鏡、導軌、機架等環節都需要檢查，檢查結果也往往是無功而返，實在是勞命傷財。

一臺使用１６０ｃｍ激光管的雕刻機，最大輸出電流為２８ｍＡ，新裝配的一臺同規格的雕刻機卻僅能輸出６ｍＡ，無論怎么調節都是６ｍＡ。當將兩臺雕刻機上的激光管互換之后，兩臺雕刻機的輸出電流也隨激光管的互換而互換了：原來輸出２８ｍＡ的一臺僅能輸出６ｍＡ了；原來輸出６ｍＡ的卻能輸出２８ｍＡ了。這說明激光管以外的部件沒有問題，問題的產生就出在激光管上——激光管的性能與激光電源不匹配。

盡管兩根激光管同為１６０ｃｍ，但由于生產工藝上的一些原因，ＣＯ２激光管的伏安特性離散性較大，甚至超出技術要求的上下限，這就為雕刻機整機的調試工作帶來許多麻煩。那么，怎樣測量激光管的伏安特性呢？

二.伏安特性的測量

測試是在激光雕刻機上直接進行的，因為機器上冷卻系統、連接電路及毫安表等都是現成的，不必另行連接，既方便又安全——只要把高壓直流電壓表的兩個探頭夾在激光管正與負端子上即可測出激光管兩端的電壓。在運動控制卡上設定激光管電流，３～３２ｍＡ由小到大依次上升，每給定一個數值的電流，就測量一次激光管兩端的電壓，伏安特性很快就繪制出來了。如圖１中曲線Ⅰ所示。

由于另一根激光管在原雕刻機上最大輸出電流僅為６ｍＡ，調換試驗后分析，可能是該激光管的觸發電壓值高于原來那根激光管，原雕刻機上所配激光電源輸出電壓達不到該激光管的觸發電壓值所致。將該激光電源換成180ｃｍ激光管的電源，電流就能升到２８ｍＡ了。所測伏安特性如圖１中曲線Ⅱ所示。

有比較才有鑒別，將兩根激光管的伏安特性一比較，著實嚇了一跳：同為１６０ｃｍ的兩根激光管的伏安特性曲線，二者竟大相徑庭。不妨將兩根曲線的觸發電壓和滿載工作電壓的技術要求、實測數據列如下表，一切都一目了然了：兩根激光管完全不符合激光管的技術要求，也不適用原激光雕刻機。若想將其中一根激光管用上，必須改變相關環節的性能參數，尤其是激光電源的輸出功率，以與激光管適應、匹配；然后重新設定運動控制卡的輸出功率百分比和運動速度等參數，反復試幾次加工比較，以獲取最佳加工效果。

從以上測試結果來看，了解激光管的伏安特性，無論對激光管生產廠家，還是對用戶，都是十分重要的，甚至是不可或缺的。建議激光管的生產廠家，在其產品出廠時，能附上該激光管的伏安特性