张素英 张秀琴

（1、太原理工大学现代科技学院，山西 太原030027 2、武警工程大学，陕西 西安710086）

激光功率建设自动化装置在当前多个社会领域都具有广泛应用，而自动化技术的引入又能够在很大程度上推动激光功率测量的效率和准确性，使得该设备能够在更广泛范围内应用，进而推动社会各个领域的发展进步。

1 激光功率检测自动化装置的研究价值

激光功率检测主要是为了利用激光开展计量工作，计量的准确性在很大程度上影响到激光功率检测的效果，激光技术的发展成熟使其在计量领域的应用成为可能，测量效果得到了根本性提升。在常规激光计量器具的使用过程中，人工模式的使用需要人员介入才能够完成测量工作，这不仅仅增加了增量的难度并且消耗人力和物力，同时也可能导致测量结果准确性受到不利影响。因此为了有效提升激光功率检测的准确性并降低使用成本，我们尝试引入了自动化装置，最终研发激光功率检测自动化装置，使得检测工作能够在自动化模式下完成，这对于计量检测和自动化技术的融合发展起到了积极的推动作用和促进作用，为检测技术的自动化发展提供了助力。

2 激光功率检测自动化装置的组织结构及设计分析

检测自动化装置的设计需要充分考虑到设备的自动化检测需求，确保设备能够在自动化工作状态下完成检测工作。为了实现这个目标，该检测设备需要有控制系统、显示系统、配套设备及激光功率计共同构成，通过自动化装置完成测试工作。而在完成检测工作之后，设备能够自动完成数据的处理和运算，同时将相关结果打印出来。在数据采集环节需要使用中央处理器，选用型号MCS-51 的单片机芯片能够较好地满足总体设备需求，通过A/D 转换器能够在整个设备进行功率检测时实现自动控制，这也使得检测工作更加顺畅。主要设计包括了以下内容：

2.1 中央监控设计。中央处理器是实现激光功率检测自动化的主要控制设备，它对设备的使用及最终效果具有直接影响，为了保证自动化装置能够更好地工作，在8031 芯片基础上展开功能扩展是非常有必要的。首先从EPROM入手，使得中央处理器能够在断电工作状态下依然能够保存已有数据，避免数据的丢失；其次增加了随机存取处理器，这大大提升了处理器的工作效率；最后增加了I/O 输入输出端口，使得数据能够在中央控制单元实现顺畅的输入和输出。

2.2 数据采集设计。数据采集设计要依照技工功率检测需求进行设计优化，A/D 两路转换器的引入能够显示两种数值，一种是标准激光功率计数值，另一种则为代检数值，这两个数值都采用三位半表显示，而为了保证这个两个数值的一致性，选用了MC14433 型号的A/d 转换器。该转化器的转化精度非常高，同时不易受到外界因素影响和干扰，内部时钟发生器能够直接完成内外部电压的转化，在工作后能够很好地完成数据传输工作。而在数据采集环节可以直接利用A/D 转换器与单片机拓展口连接，这样就能够在较短的时间内完成查询功能。在数据采集环节，采样值与功率显示是否一致也是非常重要的，因此可以尝试利用数码管进行显示，同时在后续使用过程中及时进行调整。

2.3 输入键盘设计。键盘是数据和指令输入的主要工具，采用矩阵键盘能够在较短时间内将大量的数据和指令输入，在检测工作开始前可以采取程控扫描法进行输入，即利用单片机对键盘展开持续性扫描。当每一个系列检测工作完成后，键盘工作方式也会随之做出调整，更改为定时扫描，在特定时间范围内进行扫描工作，当达到指定时间后扫描工作也会随之停止。如果在扫描过程中未停止扫描则会自动停止，同时开展其它工作。键盘接口电路采用了串行口方式，接口程序首先识别键盘是否按下，同时根据按键的具体排列情况进行调节并实现键值计算。

2.4 显示部分设计。显示设计主要围绕两个方面展开，一方面是测量状态显示，另一方面则是测量次数显示。前者通过发光二极管完成，在选择时需要注意测量方法和量程；后者则可以通过数码管来实现。笔者在设计过程中为了更好地利用资源采用了并行静态显示的方式，选择了两个MC145143 芯片，测量次数的显示利用单片机拓展口输入到芯片中，经过处理后得到字型码，进而完成带段输出驱动器操作。而在测量状态现实中，测量工作逐渐完成，显示剩余次数逐渐减少，直到最终待检测数据清零后可以进行下一步的数据处理工作。

2.5 快门部门设计。快门部分需要使用继电器和线圈，因为电磁干扰因素的存在，在设计过程中必须要采取有效措施消除干扰，尝试在单片机与控制电路之间增加隔离手段，此次设计选择了具有良好隔离效果的光电耦合器。在耦合器输入电流时，晶体管的放大处理也是非常重要部分，这有助于实现直流继电器的驱动操作。

2.6 打印部分设计。打印部分能够支持数据的输出，将检测结果通过打印方式直观地呈现出来，选用25 针并行接口，直接与P0 接口相连，功能的实现更加顺畅。在接口程序设计时既要判断打印机状态，同时也要选通信号，确保打印机部分在工作时能够及时有效地记录所有的数据。

2.7 数据处理设计。数据处理是整个激光功率检测自动化装置的核心，在数据采集完成后，它能够将收集到的数据进行有效处理，在数据处理过程中能够将采集的数据进行处理和运算。A/D 转化及能够对采集到的数据进行及时地处理，显示方式可以选用十进制方式，使用BCD 码显示，这对于计算机工作方式并不是非常有利。在数据的具体转化处理过程中，首先处理设备需要对小数点位置进行判断，通过换算将十进制转化为二进制，整数和小数两个分IE 进行转化，最终实现数据显示方式的有效转化，进而实现显示方式的转化。在数据转化完成后需要进行数据处理并将结果打印，处理结果处理后将采用二进制方式显示，这时将其转化为BCD 码能够避免使用者的阅读障碍，将二进制浮点数转化为十进制BCD 码。

3 激光功率检测自动化装置的应用

激光功率检测自动化装置的应用使得检测测量技术在该领域得到了更好的应用，整个测量过程实现了全面自动化，这对于检测技术的发展具有非常积极的促进作用，特别是自动化装置的应用使得人为因素等等扰动对检测过程的影响降至最低，这对于检测技术的发展是至关重要的。

3.1 检测过程自动化。激光功率检测自动化装置在检测过程中能够对快门进行控制，有效实现快门的自动开启和关闭。这样就能够保证快门在检测过程中自动识别测量对象，按照预先设定的程序开关，完全自动化的运行能够让快门开关时机更加精准，进而保证了检测结果的准确性，进一步提升激光功率检测的可靠性。

3.2 自动记录存储数据。激光功率检测自动化装置在数据处理方面实现自动记录和自动存储，装置能够根据预先编制的程序进行相关数据处理，直接将最终的处理结果通过打印方式直接呈现出来。数据的自动记录存储使得数据的处理变得更加简单，大大提升了数据分析处理效率。

3.3 测量程序自动化。激光功率检测自动化装置能够在测量过程中根据实际需要选择最合适的测量方式，保证测量的精度和测量效率。在测量的过程中，设备也可以根据程序的预先设定做出调整。根据实际测量结果来看，该设备在数据采集方面的优势非常明显，而在数据处理方面同样具有显著的优势，总体误差非常小，很好地满足了自动检测的需求，能够在各个领域广泛应用。