如何避免熱感應器損壞

如果在正確的雷射光學設定中使用熱感應器，則可以使用多年而無需任何維修。然而，這正是挑戰的開始。Ophir 校準實驗室遍布全球的經驗豐富的服務技術人員多次發現感應器因使用不當而導致早期磨損。專家們簡要總結了影響熱感應器測量精度的四個最常見原因，以及相應的預防措施。

作者：Christian Dini

表面污染

一旦感應器被送到實驗室，通常會在感應器表面發現髒污。由於客戶現場的條件變化很大，實驗室工作人員很難找出到底是什麼導致了這種污染。儘管如此，使用者必須在現場確定髒污的來源，並在可能的情況下採取預防性保護措施。例如，金屬加工過程，例如在感應器附近進行焊接，通常會導致感應器受到污染。此外，在雷射照射過程中，有機污染物可能會被燒入表面。預防比修復容易得多：

•    使用光學紙和合適的酒精溶液定期清潔感應器的吸收體表面
•    使用配件，例如 Ophir 防護罩
•    看似瑣碎但其實是高效的程序，例如不使用時將儀表存放在乾淨、密閉的容器中
•    請勿用皮膚直接接觸感應器表面

 
圖1. 焊接造成的污染範例

 
圖2. 感應器的污染在左側很明顯

感應器過熱

如果感應器長期在高於其規格批准的功率等級下使用，外殼可能會過熱。在功率規格內運行但散熱不足時也是如此 - 有關詳細信息，請參閱相應的傳感器操作手冊。許多 Ophir 感應器專門針對連續運行的特定功率範圍以及較短脈衝持續時間的較高功率範圍而設計。如果感應器名稱以字母“C”結尾，則根據是否使用冷卻功能，其功率範圍有所不同。

 

過熱可能導致兩種類型的損壞：

•    吸收層損壞 – 需更換吸收層
•    油脂污染（對於含有熱耦合用導熱油脂的感應器）—一般情況下，我們的技術人員拆開感應器，對測量區域進行脫脂和清潔就足夠了。

圖3 . 在此圖中，感應器過熱造成的兩個損壞很明顯：(a) 中心位置有兩處燒傷，(b) 油脂污染了感應器。
 

 
圖4 . 從這張圖中也可以清楚地看到過熱造成的損壞。水平線表示感應器移動到的雷射光束路徑中的功率或能量密度過高。在最終位置，整個光束直徑的有效時間更長，導致更大的燒傷。

實際上，吸收層局部過熱是需要更換感應器盤的首要原因。每種吸收器類型都有其各自的功率和能量密度損壞閾值，可以在資料表規格中找到。此外，可以使用 Ophir 網站上的「功率密度計算器」快速輕鬆地計算功率密度。

 
圖5 . 分析這種損壞，我們發現即使沒有超過標稱閾值，雷射光束輪廓中不均勻的能量分佈也會導致問題。雷射光束的峰值損傷了感應器。強烈建議在計算雷射光束的能量或功率密度時留有足夠的儲備，以防止光束輪廓的局部峰值造成損壞。

實際損壞與“外觀”損壞相比
圖1、3、4、5的感應器有明顯損壞，需要更換。但也存在一些問題，實驗室團隊需要進行徹底的測試，然後才能決定是否需要更換感應器盤。此決定主要取決於校準的測量結果以及顯微鏡的目視檢查。簡而言之：如果外觀損壞對相關區域感應器的均勻性的影響不超過百分之一，則可以定義為外觀損壞。無論如何，對感應器進行測試是值得的，即使它們只顯示出輕微的損壞，以確保這些只是「外觀」並且測量結果仍然可靠。

 
圖6 . 儘管該感應器盤僅顯示出微小的、幾乎看不見的刮痕，但其測量能力卻顯著降低。

水質差

一些大功率的功率計需要水冷。為了確保測量裝置的功能，必須驗證水的品質。特別是在生產現場，經驗顯示水質常常達不到要求。後果可能是對感應器造成嚴重損壞，如下圖所示：

 
圖 7 . Ophir 感應器類型 6K-W-BB-200x200

因此，雷射功率計的水冷卻只能使用去離子水。無論如何，水必須清澈、乾淨、無沉澱物。水中任何顆粒的大小不得超過 150 微米，顆粒總數不得超過 1000 ppm。為了達到這種水質，應在感應器直接安裝合適的過濾器。

結論

根據雷射測量感應器的規格使用雷射測量感應器並避免任何污染非常重要。透過使用 Ophir 網站上的計算器，可以預先檢查測量範圍是否在感應器的規格範圍內。此外，使用前的初步目視檢查可最大限度地降低不可逆轉損壞的風險，並確保精密測量設備多年來可靠運作。它還充分利用了在整個校準間隔期間應用於每個感應器或儀表的高精度 ISO-17025 校準標準。

 

資料來源: https://www.ophiropt.com/zh/a/avoid-damage-thermal-sensors