數(shù)字溫度傳感器(數(shù)字非接觸式紅外熱電堆)在激光切割行業(yè)應用的最新探討

寫在正文之前：本人從事的是傳感器行業(yè)，產品是數(shù)字式非接觸式紅外熱電堆，本文為本人在和激光切割行業(yè)前10客戶的探討和實測中總結，分享出來，供各位學習討論！如有疑問，可與我聯(lián)系

結論：深圳市谷德科技的GD60914MBCFS能完美替代MLX90614系列，并在實測中超越了它。

一，目前狀況

目前激光切割機使用的激光頭中，多使用比利時邁來芯的MLX90615和MLX90614系列，主要是監(jiān)測鏡片溫度，防止溫度過高，燒毀鏡片，甚至毀壞激光頭，造成巨大損失；激光為1070/1080nm波段，溫度傳感器的采集頻次設定為20ms(毫秒)/次。

二，遇到的問題:

在實際使用中，客戶反饋邁來芯的溫度傳感器出現(xiàn)“失真”和“不準”的現(xiàn)象。針對這種情況，我們通過兩步走的方案來實測溫度傳感器對鏡片的測溫：

A,把整個鏡片(厚度為7mm)放入沸水中，煮5分鐘左右，均勻加熱整個鏡片，然后使用邁來芯MLX90614和深圳谷德科技的GD60914同步對鏡片測溫，正面溫度100°左右，圈邊溫度為97°左右。兩個品牌的傳感器的實測溫度幾乎無差別；

這證實了兩個品牌的非接觸式紅外熱電堆對鏡片的測溫保持一致；

但，這個測試說明另一個問題即鏡片的正面和側面存在明顯溫度差，我們猜測是鏡片的導熱率很差或者鏡片正面和側面的折射率有較大不同，結果就是哪怕是均勻加熱，測量到的溫度仍然有明顯差異。

B，為了探究實際使用中溫度的“失真”“不準”的問題，我們進行了第二步實測:

B-1,測試準備:7mm鏡片，熱吹風機，福祿克熱電偶，將熱電偶貼在鏡片上；

B-2,使用熱吹風機對鏡片中心區(qū)域加熱，使用福祿克熱電偶和深圳市谷德科技數(shù)字熱電堆對鏡片進行同步測溫，發(fā)現(xiàn)溫度曲線幾乎一致，并且數(shù)字熱電堆的溫度更新明顯快于熱電偶。同時，為了驗證我們懷疑的鏡片導熱率不佳的猜測，在鏡片側面(圈邊)進行同步測溫，出現(xiàn)了更明顯的溫度差，溫度差大于10°。這證實了我們對鏡片導熱率不佳的猜測。

基于此次測試，我們的建議是改變激光頭的結構設計，對鏡片正面溫度進行測溫。

然而，客戶向我們提出另一個問題，在使用邁來芯的MLX90614進行測溫時，會出現(xiàn)溫度突變。我們猜測這有兩種可能：

Ⅰ,由于能量太大，激光在通過鏡片時，漫反射對傳感器造成嚴重的干擾；

Ⅱ,邁來芯傳感器本身的問題。據(jù)我們所知，邁來芯傳感器需要占用主控的內存，對傳感器獲取的數(shù)據(jù)進行運算轉換，這對使用者的要求較高，如果參數(shù)調教不好，可能會出現(xiàn)溫度突變的問題；還有一種可能是傳感器有點小瑕疵，“毛刺”較多，需要主控更多的能力去計算、去“毛刺”。

為了查找邁來芯溫度傳感器的“突變”問題，我們向其他行業(yè)客戶咨詢，包括但不限于激光切割、電力設備、環(huán)境監(jiān)測等，他們均證實存在這個問題。這說明邁來芯的溫度“突變”情況是個普遍現(xiàn)象。

C,為了最終驗證我們的傳感器及改善目前測溫方式，客戶接受我們的建議，把以前測試鏡片側面(僅上保護鏡)改變?yōu)橹睖y鏡片正面，特別是把光斑區(qū)域全部納入測溫范圍。并且擴大激光頭上原有的傳感器測溫孔徑，實現(xiàn)傳感器投影范圍的完全無遮擋。其他鏡片仍然測鏡片壁。

測試設備功率為1.2KW，鏡片為潔凈鏡片(上保護片)，切割材料為1.5~2cm厚鋼板，切割為4*4cm鋼塊，測試焦點從-20~-15~-10~-5~0~5~10~15~20逐步推進；測試時，單塊切割時間約需10秒。從實測來看，我們的傳感器實時、快速地反映了鏡片溫升變化，最高溫度達到47.1℃，在關斷激光后，傳感器實時、快速地反映了鏡片中心位置的降溫過程。按照客戶的經驗，鏡片的光斑位置溫度應在30~35℃左右。出現(xiàn)47℃的溫度值，是激光開啟后正常的物理現(xiàn)象。

同時，其他測鏡片壁的傳感器測出來的溫度值變化在2℃左右?？蛻舴答仯郧耙彩窃谶@個范圍內，與以往沒有什么差別。

綜上所述，實測的結果表明，激光在通過鏡片時，產生了漫反射，由于能量巨大，造成了很大的溫升。但是這個溫度變化是穩(wěn)定的，并不會產生突變的情況；

這個案例充分證實，我們的傳感器真實反應、記錄了激光頭的鏡片在工作時的溫度變化。

三，解決方案

我們建議客戶使用深圳市谷德科技的數(shù)字傳感器GD60914MBCFS替代邁來芯，因為深圳市谷德科技的數(shù)字傳感器集成度比邁來芯的集成度更高，主控只要讀取傳感器發(fā)送來的溫度值即可，更不需要計算、“去毛刺”；更穩(wěn)定，不會出現(xiàn)溫度突變的情況。

四，未來暢想

通過深圳市谷德科技的數(shù)字傳感器對鏡片的精準、快速測溫，通過溫度變化實現(xiàn)對鏡片潔凈度的即時監(jiān)測，提示操作者及時清潔、更換鏡片，為激光切割機行業(yè)邁入智能化打下堅實的基礎！

同時，基于客戶實際需求，我們向客戶提出了“超級中斷”的概念，也即由我們的傳感器跨越軟件系統(tǒng)，發(fā)送超級中斷指令給激光頭硬件，直接關斷激光，保護激光頭。

寫在最后:

基于此次實測，我們認為我們實現(xiàn)了：不僅僅是替代國外品牌，更是超越！

深圳市谷德科技有限公司愿意與各行各業(yè)客戶深度探討對溫度的監(jiān)測，以實現(xiàn)更節(jié)能、更智能、更可控、更精準的溫度控制。

谷德科技歡迎客戶提出更高需求，一起不斷創(chuàng)新，不斷突破！

不用擔心要求是否合理，或許我們能實現(xiàn)呢，畢竟，我們還有未公開的科技沒有展示呢~