Technologie Thermopile pour capteurs thermiques pour la mesure de la puissance et de l’énergie laser.
Technologie Thermopile pour capteurs thermiques pour la mesure de la puissance et de l’énergie laser. Les méthodes thermiques de mesure de puissance et d’énergie sont celles dans lesquelles l’énergie radiante est absorbée et convertie en chaleur, ce qui génère une élévation de température dans l’absorbeur. L’énergie absorbée est ensuite mesurée grâce à une fonction qui prend en compte le gradient de température entre la zone chaude (où le laser frappe) et une zone froide (où la chaleur générée est dissipée). Cette mesure peut être effectuée au moyen de réseaux de thermocouples (thermopile). La différence de température générera une tension à la fin de chaque thermocouple unique et, si le réseau est correctement réparti sur la surface du capteur, la tension totale résultante sera proportionnelle à la puissance ou à l’énergie incidente.
Un avantage important de cette approche est qu’il n’y a aucune influence sur la mesure des variations de température ambiante car la tension générée dépend de la différence de température entre les zones chaudes et froides.
Pour dissiper la chaleur générée, un capteur thermique doit être placé dans un boîtier qui, selon la quantité de chaleur à évacuer, peut dissiper par simple convection, disposer de ventilateurs électriques basse tension ou être refroidi par eau.
La forme et les dimensions finales des têtes doivent être soigneusement conçues pour maintenir la température du capteur dans ses limites de fonctionnement.
Les détecteurs thermiques ont également un haut degré intrinsèque de réponse linéaire à l’augmentation des niveaux de puissance (linéarité); une compensation de ces petites baisses de linéarité qui se produisent aux extrémités de travail sont, en général, réalisées à l’aide de thermistances.
La linéarité des détecteurs Laser Point, grâce à leur conception thermique optimisée, est excellente: l’image montre la linéarité d’une tête de 600 W refroidie par air non compensée (Mod A-600-D60-HPB) fonctionnant jusqu’à 850 W, par rapport à une référence NIST . Il ne montre qu’une baisse de 3% aux valeurs extrêmes, bien au-dessus des spécifications.
Un autre point fort en faveur des détecteurs thermiques est leur quasi-indépendance vis-à-vis de la taille et de la position du faisceau laser. En effet, la chaleur générée circulant entièrement à travers les thermocouples, qu’ils soient déposés sur des cercles (thermopiles radiales) ou linéairement, avec les zones chaude et froide se faisant face (thermopiles axiales), le signal total (puissance laser) est donné par le somme des contributions de tous les thermocouples.
Le temps de réponse est déterminé par les résistances thermiques, par les capacités thermiques et principalement, par les dimensions géométriques des disques. Les temps de réponse intrinsèques des détecteurs sont considérablement réduits par des algorithmes d’accélération appropriés avec les électroniques de Laser Point.
