一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，包括激光器、激光電源、反射鏡、聚光鏡、工作尖、頻率脈寬控制系統(tǒng)；頻率脈寬控制系統(tǒng)與激光電源連接，激光電源連接激光器，激光器、反射鏡、反射鏡、聚光鏡、反射鏡、工作尖依次順序連接構(gòu)成激光傳輸光路。根據(jù)激光醫(yī)療設(shè)備預(yù)設(shè)的頻率及脈寬，自動調(diào)整起始激光工作脈寬及脈寬變化率，同時監(jiān)控溫度值，從而動態(tài)調(diào)整，保護(hù)光學(xué)元件不被損壞。
【專利說明】
一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，用于牙科激光醫(yī)療器械，產(chǎn)品屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光醫(yī)療設(shè)備的使用過程中，由于水對特定紅外波長的激光有強(qiáng)烈的吸收作用，因此在潮濕環(huán)境中以及對人體組織的作用過程中會產(chǎn)生劇烈的溫升，會造成光學(xué)元件的損壞。利用控制激光脈寬的方式控制激光的所產(chǎn)生的溫升速度，是解決這一問題的簡便有效方法。采用預(yù)置脈寬變化方案，結(jié)合溫度反饋消除溫度急劇上升帶來的破壞。
[0003]激光器結(jié)構(gòu)及光學(xué)系統(tǒng)中，激光器及工作物質(zhì)、全反鏡、輸出鏡、都屬于光學(xué)元件，都鍍有光學(xué)介質(zhì)膜，在潮濕環(huán)境下，激光器工作時，介質(zhì)膜層都會發(fā)熱，溫升劇烈就會造成損壞。反射鏡、聚焦鏡、工作尖，作為激光傳輸光路上的光學(xué)元件，同樣鍍有增透介質(zhì)膜，同樣容易損壞。而且工作尖由于會接觸水霧及人體組織，端面易受污染，對于激光的吸收會很劇烈，劇烈的溫升會帶來其他的影響，影響系統(tǒng)的正常使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，在激光器的起始工作階段，輸出比實際設(shè)定值窄的脈寬，從而控制激光的輸出功率，減緩由于激光功率過大引起的劇烈溫升，同時監(jiān)控溫度值，從而動態(tài)調(diào)整，保護(hù)光學(xué)元件不被損壞。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]提供一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:包括激光器、激光電源、反射鏡、聚光鏡、工作尖、頻率脈寬控制系統(tǒng);頻率脈寬控制系統(tǒng)與激光電源連接，激光電源連接激光器，激光器、反射鏡、反射鏡、聚光鏡、反射鏡、工作尖依次順序連接構(gòu)成激光傳輸光路。
[0007]如上所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:其頻率脈寬控制系統(tǒng)包括控制器、輸入模塊、光路溫度反饋單元、工作溫度反饋單元、頻率脈寬調(diào)制單元，控制器分別與輸入模塊、光路溫度反饋單元、工作溫度反饋單元、頻率脈寬調(diào)制單元電連接，輸入模塊、頻率脈寬調(diào)制單元分別與激光電源電連接，光路溫度反饋單元設(shè)置在激光傳輸光路上，工作溫度反饋單元設(shè)置在工作尖上。
[0008]如上所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:頻率脈寬控制系統(tǒng)還包括未知干擾測量單元、已知干擾輸入單元、性能指標(biāo)測量單元，控制器包括處理模塊、適應(yīng)機(jī)構(gòu)模塊、比較器模塊，輸入模塊包括參考輸入模塊、給定指標(biāo)模塊;控制器分別與輸入模塊、光路溫度反饋單元、工作溫度反饋單元、頻率脈寬調(diào)制單元電連接，輸入模塊、頻率脈寬調(diào)制單元分別與激光電源電連接;光路溫度反饋單元設(shè)置在激光傳輸光路上，工作溫度反饋單元設(shè)置在工作尖上;頻率脈寬調(diào)制單元分別連接未知干擾測量單元、已知干擾輸入單元、性能指標(biāo)測量單元，性能指標(biāo)測量單元還連接已知干擾輸入單元、比較器模塊、參考輸入模塊。
[0009]如上所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:頻率脈寬控制系統(tǒng)的控制器為單片機(jī)、PLC、計算機(jī)。
[0010]如上所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:光路溫度反饋單元與工作溫度反饋單元都包括溫度傳感器，溫度傳感器為熱敏電阻、PT電阻、溫敏二極管、溫敏三極管或紅外溫度探測器。
[0011]本發(fā)明的有益效果如下:
[0012]本發(fā)明設(shè)計的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，根據(jù)激光醫(yī)療設(shè)備預(yù)設(shè)的頻率及脈寬，自動調(diào)整起始激光工作脈寬及脈寬變化率，在激光器的起始工作階段，輸出比實際設(shè)定值窄的脈寬，從而控制激光的輸出功率，減緩由于激光功率過大引起的劇烈溫升，同時監(jiān)控溫度值，從而動態(tài)調(diào)整，保護(hù)光學(xué)元件不被損壞。
【附圖說明】
[0013]圖1:激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)圖
[0014]圖2:頻率脈寬控制系統(tǒng)圖
[0015]圖3:激光固定脈寬控制圖
[0016]圖4:激光漸變增長脈寬控制圖
[0017]圖5:自適應(yīng)控制系統(tǒng)原理圖
【具體實施方式】
[0018]如圖1-5所示，圖中包括:激光器1、激光電源2、反射鏡(3、4、5)、聚光鏡6、工作尖7、頻率脈寬控制系統(tǒng)9、控制器11、輸入模塊12、光路溫度反饋單元13、工作溫度反饋單元14、頻率脈寬調(diào)制單元15。處理模塊111，適應(yīng)機(jī)構(gòu)模塊112、比較器模塊113、參考輸入模塊121、給定指標(biāo)模塊122、未知干擾測量單元16、已知干擾輸入單元17、性能指標(biāo)測量單元18。
[0019]提供一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，如圖1-2所示，包括:激光器1、激光電源2、反射鏡(3、4、5)、聚光鏡6、工作尖7、頻率脈寬控制系統(tǒng)9;頻率脈寬控制系統(tǒng)9與激光電源2連接，激光電源2連接激光器I，激光器1、反射鏡3、反射鏡4、聚光鏡6、反射鏡5、工作尖7依次順序連接構(gòu)成激光傳輸光路。
[0020]如上所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其頻率脈寬控制系統(tǒng)9包括:控制器11、輸入模塊12、光路溫度反饋單元13、工作溫度反饋單元14、頻率脈寬調(diào)制單元15;處理器11分別與輸入模塊12、光路溫度反饋單元13、工作溫度反饋單元14、頻率脈寬調(diào)制單元15電連接，輸入模塊12、頻率脈寬調(diào)制單元15分別與激光電源2電連接;光路溫度反饋單元13設(shè)置在激光傳輸光路上，如可以設(shè)置在激光器I中，或可以設(shè)置在反射鏡(3-5)、聚光鏡上6;工作溫度反饋單元14設(shè)置在工作尖7上。
[0021 ]如上所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其頻率脈寬控制系統(tǒng)9包括:控制器11、輸入模塊12、光路溫度反饋單元13、工作溫度反饋單元14、頻率脈寬調(diào)制單元15、未知干擾測量單元16、已知干擾輸入單元17、性能指標(biāo)測量單元18;控制器11包括處理模塊111，適應(yīng)機(jī)構(gòu)模塊112、比較器模塊113;輸入模塊12包括參考輸入模塊121、給定指標(biāo)模塊122;處理器11分別與輸入模塊12、光路溫度反饋單元13、工作溫度反饋單元14、頻率脈寬調(diào)制單元15電連接，輸入模塊12、頻率脈寬調(diào)制單元15分別與激光電源2電連接。光路溫度反饋單元13設(shè)置在激光傳輸光路上，如可以設(shè)置在激光器I中，或可以設(shè)置在反射鏡(3-5)、聚光鏡上6;工作溫度反饋單元14設(shè)置在工作尖7上。頻率脈寬調(diào)制單元15分別連接未知干擾測量單元16、已知干擾輸入單元17、性能指標(biāo)測量單元18;性能指標(biāo)測量單元18還連接已知干擾輸入單元17、比較器模塊113、參考輸入模塊121。
[0022]如上所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，光路溫度反饋單元13與工作溫度反饋單元14都包括溫度傳感器，溫度傳感器可采用熱敏電阻、PT電阻、溫敏二極管、溫敏三極管、紅外溫度探測器等。
[0023]如上所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其頻率脈寬控制系統(tǒng)9包括控制器11、輸入模塊12、光路溫度反饋單元13、工作溫度反饋單元14、頻率脈寬調(diào)制單元15;控制器11采用單片機(jī)、PLC、計算機(jī)等。
[0024]提供一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，包括:激光器1、激光電源2、反射鏡(3、4、5)、聚光鏡6、工作尖7、頻率脈寬控制系統(tǒng)9;頻率脈寬控制系統(tǒng)9與激光電源2電連接，激光電源2連接激光器I，激光器1、反射鏡3、反射鏡4、聚光鏡6、反射鏡5、工作尖7依次順序連接構(gòu)成激光傳輸光路，激光器I發(fā)出激光，經(jīng)反射鏡3、反射鏡4、聚光鏡6、反射鏡5最后到達(dá)工作尖7。
[0025]由激光所產(chǎn)生的溫升與工作環(huán)境，例如濕度，以及激光工作的時間，模式，冷卻條件都相關(guān)。當(dāng)環(huán)境濕度增大，以及激光光學(xué)元件老化，激光器內(nèi)部元件溫升就會加快，或者當(dāng)激光器長時間工作，內(nèi)部保持溫度較高時，溫升就會不很劇烈。因此加入7內(nèi)部溫度傳感器，用于監(jiān)測激光器及內(nèi)部光路元件溫度，合理的調(diào)整激光脈寬保護(hù)方案。
[0026]工作尖是治療過程中與外部接觸的元件，灰塵、水以及其他污染物的粘附，都會在激光作用其表面時產(chǎn)生不同的溫度反應(yīng)。因此加入外溫度傳感器，用于監(jiān)測工作尖的實時溫度，并對激光脈寬合理調(diào)整，保護(hù)工作尖和治療的安全。
[0027]如圖1-5所示，設(shè)備工作時，通過輸入模塊9，設(shè)置需要的激光工作模式，包括功率，脈寬，頻率，等參數(shù)，輸入模塊可以是觸摸屏，鍵盤，鼠標(biāo)等。設(shè)置的參數(shù)輸入給激光電源2和處理器11，控制器是單片機(jī)、PLC、計算機(jī)，同時溫度傳感器將溫度信息反饋到處理器，處理器根據(jù)程序，計算輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)整方案，輸出給激光電源2，激光電源根據(jù)指令控制激光器I的激光輸出。
[0028]如圖3-4所示，激光器設(shè)定好輸出功率，實際上是設(shè)定了激光輸出幅值、激光脈寬、激光工作頻率，實際激光的輸出功率正比于上訴三個數(shù)值，也就是說，例如我們把激光的脈寬減少一半，實際激光輸出的平均功率也會減少一半。
[0029]在激光的起始階段根據(jù)激光的設(shè)定工作功率，調(diào)整激光的輸出保護(hù)脈寬，按低功率預(yù)熱時間，使得溫度緩慢上升，然后再按照設(shè)定工作值工作。同時，在激光脈寬的控制方式上，可以采用固定脈寬的方式，也可以采用漸變脈寬的方式，使得激光功率的變化更為平緩，對于溫升的控制也更靈活。
[0030]激光脈寬控制上，我們可以采用預(yù)設(shè)的脈寬調(diào)制方案，如圖3-4所示，根據(jù)特定的激光輸出使用設(shè)置，設(shè)設(shè)置預(yù)熱脈寬參數(shù)，比如我們可以特意設(shè)定以實際工作激光脈寬一半的脈寬讓激光器提前工作10秒鐘，然后再以正常脈寬工作.該方案較為簡單，操作也較方便。
[0031]對于一些復(fù)雜的使用環(huán)境，比如使用中經(jīng)常改變激光功率或者激光頻率，以及脈寬的情況下，激光器的熱情況經(jīng)常發(fā)生改變，單一的預(yù)設(shè)方案不能夠滿足要求，我們就會采用自適應(yīng)控制，根據(jù)實時的設(shè)備溫度情況，及溫度變化情況動態(tài)調(diào)整激光預(yù)熱脈寬。
[0032]如圖5所示的一種自適應(yīng)控制原理，包括控制器11、輸入模塊12、光路溫度反饋單元13、工作溫度反饋單元14、頻率脈寬調(diào)制單元15、未知干擾測量單元16、已知干擾輸入單元17、性能指標(biāo)測量單元18?？刂破?1包括處理模塊111、適應(yīng)機(jī)構(gòu)模塊112、比較器模塊113；輸入模塊12包括參考輸入模塊121、給定指標(biāo)模塊122。
[0033]自適應(yīng)控制系統(tǒng)是一個具有一定自適應(yīng)能力的系統(tǒng)，它能夠認(rèn)識環(huán)境條件的變化，并自動校正控制動作，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的控制效果。系統(tǒng)根據(jù)參考輸入r(t)、控制輸入U(t)、對象輸出C (t)、已知外部干擾n (t)來測量對象性能指標(biāo)18、并與給定的性能指標(biāo)122進(jìn)行比較112，做出決策，然后通過適應(yīng)機(jī)構(gòu)模塊112來改變系統(tǒng)參數(shù)，或者產(chǎn)生一個輔助的控制輸入量，累加到系統(tǒng)上，以保證系統(tǒng)跟蹤上給定的最優(yōu)性能指標(biāo)122，使系統(tǒng)處于最優(yōu)或次優(yōu)的工作狀態(tài)。自適應(yīng)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的顯著區(qū)別在于它包含性能指標(biāo)閉環(huán)，從本質(zhì)上講具有“辨識-決策-修改”的功能。
[0034]本發(fā)明的有益效果如下:
[0035]本發(fā)明設(shè)計的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，可以根據(jù)激光醫(yī)療設(shè)備預(yù)設(shè)的頻率及脈寬，自動調(diào)整起始激光工作脈寬及脈寬變化率，在激光器的起始工作階段，輸出比實際設(shè)定值窄的脈寬，從而控制激光的輸出功率，減緩由于激光功率過大引起的劇烈溫升，同時監(jiān)控溫度值，從而動態(tài)調(diào)整，保護(hù)光學(xué)元件不被損壞。
[0036]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:包括激光器、激光電源、反射鏡、聚光鏡、工作尖、頻率脈寬控制系統(tǒng);頻率脈寬控制系統(tǒng)與激光電源連接，激光電源連接激光器，激光器、反射鏡、反射鏡、聚光鏡、反射鏡、工作尖依次順序連接構(gòu)成激光傳輸光路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:其頻率脈寬控制系統(tǒng)包括控制器、輸入模塊、光路溫度反饋單元、工作溫度反饋單元、頻率脈寬調(diào)制單元，控制器分別與輸入模塊、光路溫度反饋單元、工作溫度反饋單元、頻率脈寬調(diào)制單元電連接，輸入模塊、頻率脈寬調(diào)制單元分別與激光電源電連接，光路溫度反饋單元設(shè)置在激光傳輸光路上，工作溫度反饋單元設(shè)置在工作尖上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:頻率脈寬控制系統(tǒng)還包括未知干擾測量單元、已知干擾輸入單元、性能指標(biāo)測量單元，控制器包括處理模塊、適應(yīng)機(jī)構(gòu)模塊、比較器模塊，輸入模塊包括參考輸入模塊、給定指標(biāo)模塊;頻率脈寬調(diào)制單元分別連接未知干擾測量單元、已知干擾輸入單元、性能指標(biāo)測量單元，性能指標(biāo)測量單元還連接已知干擾輸入單元、比較器模塊、參考輸入模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:頻率脈寬控制系統(tǒng)的控制器為單片機(jī)、PLC或計算機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光變脈寬保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:光路溫度反饋單元與工作溫度反饋單元都包括溫度傳感器，溫度傳感器為熱敏電阻、PT電阻、溫敏二極管、溫敏三極管或紅外溫度探測器。
【文檔編號】H01S3/102GK105938974SQ201610402999
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】王銘輝, 張玉峰
【申請人】北京牙科通醫(yī)療科技股份有限公司