一种用于激光器的环流恒温系统、控制方法以及激光器与流程

本发明涉及激光器，尤其涉及一种用于激光器的环流恒温系统、控制方法以及激光器。

背景技术：

1、光纤激光器在使用过程中，泵浦电光转化过程和光纤吸收泵浦光束转化成激光的过程中会产生大量的热量，大量的热量会导致泵浦内部能量分布不均，输出波长产生漂移，影响能量光纤的转化效率，进而影响激光器的输出性能。为满足输出需求，精确地温度控制是激光器实现性能稳定的重要保证。

2、现有冷却技术多采用水冷和风冷，水冷板内通入冷却液，依靠外部的水冷机(内含水箱)进行循环。水冷方式相对于纯风冷冷却方式，能耗较低，但是普通的，该种外机制冷附件较多，集成度低，占地面积大，且因为水管接长期使用出现水管老化。纯风冷受制于环境温度限制，无法满足高效的热量转移，无法满足小型化的激光器需求。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点和不足，本发明提供一种用于激光器的环流恒温系统、控制方法以及激光器，其解决了水冷集成度低、占用空间大以及风冷散热效果差的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明的用于激光器的环流恒温系统包括设置于激光器的壳体内的控制装置、冷板、第一冷却装置以及至少一个温度监测装置，激光器的泵浦设置于所述冷板上，所述温度监测装置设置在激光器的泵浦的表面，用于获取激光器的泵浦各区域的温度信息；

5、所述第一冷却装置布置于所述冷板的第一区域，所述冷板的温度超过预设值时启动所述第一冷却装置对所述冷板进行恒温冷却；

6、所有的温度监测装置电连接所述控制装置，所述控制装置基于所述温度监测装置各自监测的温度信息控制所述第一冷却装置的启停，或者调整所述第一冷却装置的功率，以使激光器的泵浦处于恒温区间。

7、可选地，所述第一冷却装置包括冷道和气液转换组件，所述气液转换组件与所述冷道循环连通；

8、所述冷道设置于所述冷板的表面或内部，激光器的泵浦贴设于所述冷板的外表面，或者激光器的泵浦部分嵌套在所述冷板中，激光器的泵浦能够与所述冷板和/或所述冷道进行热交换。

9、可选地，所述冷道呈s型盘绕于所述冷板的内部或表面；

10、激光器的泵浦与所述冷板之间，或者激光器的泵浦与所述冷道之间设置有导热层。

11、可选地，所述气液转换组件包括压缩单元、膨胀阀以及散热单元；

12、所述压缩单元和所述膨胀阀均设置于所述激光器的壳体内，所述散热单元设置于所述激光器的壳体内或壳体的开口处；

13、所述压缩单元、所述散热单元、所述膨胀阀以及所述冷道通过管道依次循环连通，所述压缩单元与所述控制装置电连接。

14、可选地，所述散热单元包括风机、分液管、集液管以及多根间隔设置的第一散热微通道，所述第一散热微通道的两端分别与所述分液管和所述集液管一一对应连通；

15、所述风机与所述控制装置电连接，风机的进风口一侧朝向激光器内部空间，或者，风机的出风口一侧朝向激光器内部空间。

16、可选地，任意两根相邻的所述第一散热微通道之间均连接有第一导热结构，所述风机朝向所述第一散热微通道。

17、可选地，所述压缩单元与激光器的壳体之间设置有减震机构，所述压缩单元的入口处设置有角阀，所述角阀与激光器的壳体连接。

18、可选地，与所述压缩单元连接的管道包括多根通过直管依次连接的弧形弯管，所述弧形弯管的数量为3-6，所述弧形弯管的中轴线所在圆的直径为15mm-20mm。

19、一种基于上述用于激光器的环流恒温系统的控制方法，其包括：

20、控制装置接收温度监测装置发送的激光器的泵浦各区域的第一温度信息；

21、所述控制装置基于所述第一温度信息，并采用pid控制策略控制第一冷却装置的关闭或打开，或者调整所述第一冷却装置的功率，以使激光器的泵浦处于恒温区间。

22、可选地，所述控制装置为激光器的数控装置；

23、所述数控装置基于pid控制策略控制所述第一冷却装置的关闭或打开，或者调整所述第一冷却装置的功率，以使激光器的泵浦处于恒温区间。

24、一种用于激光器的环流恒温系统，其包括第二冷却装置以及如权利要求所述的第一冷却装置，其特征在于，所述第二冷却装置包括多根间隔设置的超重力热管；

25、多根所述超重力热管均设置于所述冷板上，多个所述超重力热管均与激光器的泵浦连接，所述超重力热管能够与激光器的泵浦进行热交换；

26、所述超重力热管与所述冷道相互穿插设置，任意一根所述超重力热管的两侧均至少布置有一根所述冷道的盘管。

27、可选地，所述超重力热管包括气化管和多个第二散热微通道；

28、所述气化管竖直设置于所述冷板上，所述气化管能够与激光器的泵浦进行热交换，多个所述第二散热微通道的下端均与所述气化管的上端连通。

29、可选地，所述第二散热微通道为倒置的u型结构，任意两个所述第二散热微通道之间均设置有第二导热结构，所述第二散热微通道的两端均与所述气化管的上端连通。

30、一种基于上述用于激光器的环流恒温系统的控制方法，其包括：

31、控制装置接收温度监测组件发送的激光器的泵浦各区域的第一温度信息；

32、控制装置基于第一温度信息，并采用pid控制策略控制所述第二冷却装的功率，以使激光器的泵浦处于恒温区间。

33、可选地，所述控制装置基于温度监测装置反馈的温度信息，将所述温度信息与预先设定的温度阈值进行比对，根据对比结果调整所述第二冷却装置的功率，以使激光器的泵浦处于恒温区间。

34、一种激光器，其包括壳体、泵浦以及用于激光器的环流恒温系统；

35、所述泵浦和所述用于激光器的环流恒温系统均设置于所述壳体内，采用空调制冷策略控制所述用于激光器的环流恒温系统，以使所述用于激光器的环流恒温系统为所述泵浦提供恒温冷却。

36、可选地，所述壳体外侧钣金采用一体化设计；

37、所述壳体上设置有旋钮屏，用于控制整机的参数，所述参数至少包括出光功率、出光延时、点焊时长、功率缓降时间。

38、(三)有益效果

39、本发明通过环流制冷来保持激光器各原件的温度恒定，尤其是保持激光器的泵浦的温度恒定，避免大量的热量导致泵浦内部能量分布不均，输出波长产生漂移，影响能量光纤的转化效率，进而影响激光器的输出性能。第一冷却装置均集成在壳体的内部，通过冷板同时对泵浦进行恒温冷却。

40、第一冷却装置集成设置于激光器的壳体内，激光器的泵浦通过冷板连接第一冷却装置，通过热传导的方式将泵浦上的热量传到至第一冷却装置上，从而降低泵浦的温度。控制装置集成设置与激光器的壳体内，温度监测装置与第一冷却装置联动，当温度监测装置反馈温度值大于预设值时，控制装置第一冷却装置启动，并实时控制第二制冷装置的功率，使泵浦的温度始终维持为设定的温度区间内，保持泵浦性能的稳定。环流恒温系统完全集成设置在激光器的壳体内，集成度高，占用空间小，不受环境温度限制，满足高效的热量转移。