G 系列安装使用注意事项.doc

Diamond G 系列激光器安装使用注意事项（一） 对水、电、环境等外围设备的要求表一. 激光头对输入电的要求：G-50G-100直流输入电压48VDC1%48VDC1%最大均方根电流25A50A峰值电流50A(维持1/3脉宽)100A(维持1/3脉宽) 由于激光头对输入电压的浮动要求比较严格（48VDC1%），因此建议用户在电路中设计一个过压过流保护开关，免致激光头被过高的电压电流打坏。 如果选用Coherent公司推荐使用的HC Power, inc.的48V直流电源，则该电源的输入电应是100至240V，50至60Hz的单相交流电，并接地。将直流电源输出端的负极与大地连接；此外，如果激光头与直流电源之间的连接电缆超过3米，请将激光头上直流电源输入端的负极与大地连接。如果选用其它型号的直流电源，或用户自制直流电源，则应注意其输出特性必须对脉冲电流电压要有足够的调整能力。特别是当激光终止时，直流电源上的负载电流从大电流突然降为零，其直流电压必然会有反弹，如果超过53V，就会损伤射频放大器内的功率晶体管。同时，当激光管在导通的瞬间，对直流电源表现出很大的负载电流，但同时要求电源的电压不要过多跌落。因此，48V直流电源必须有这样的能力：在电流突然升高或突然降落时，电压变化不能太大，最高不能超过53V，最小不要低于43V，最大尖峰电压持续时间不超过10s。电流方面，当激光瞬间开启时，要求直流电源提供较大的电流(缝值电流)，且该电流必须能够持续一段时间，最短不低于1/3个脉宽。表二. 冷却水的要求：冷却水流速（最小值）5.7升/分钟冷却水温度范围10-30进水压力205-520 kPa冷却水硬度（等效于CaCO3）250mg/l压力差最小170kPa载热量2.5kWPH值5到9粒子尺寸直径小于200微米（1） 进水压力是以10米长的水管为标准的。如果水管长度不同，则应对进水压力另作计算。（2） 压力差是进水处与出水口处的压力之差，也是以10米长的水管为标准的。如果水管长度不同，应对压力差另作计算。冷却水温度必须根据环境温度和湿度的变化而变化，否则容易引起结露而损坏激光器。请使用蒸馏水，用闭环冷却系统进行冷却。激光器工作的环境温度应控制在5-40范围内，必要时应采用空调系统。环境湿度必须95%。冷却水温度的设定应如下：当环境温度在10-30之间时，冷却水温度应该与环境温度相等；当环境温度在5-10之间时，冷却水温度应保持在10；当环境温度在30-40之间时，冷却水温度应保持在30。（二） 包装检查： 激光头装在一个纸箱子内。纸箱子外贴有一个（或两个）防碰撞标记，正常状态下应为无色透明的小塑料管；如果发现它们变红，则说明经受过较激烈的碰撞。用户在提货时应对此加以注意，如果发现变红，则应在提货处进行书面备案，并请当地商检部门共同开箱验货。 如果用户同时订了48V直流电源，它装在一个较小的纸箱子内。则整套系统应包括两个纸箱。（三） 安装过程：水管的连结 系统提供了两个一头为1/4英寸外径螺纹，另一头为1/4英寸内径的快捷水管接头。用户需要准备外径为1/4英寸的硬塑料水管；如果没有英制的水管，就应该准备英制转公制的水接头。水管可以直接接自来水（最好有过滤网），也可以接热交换器或者循环制冷器。接好以后，按如下步骤检验是否漏水：1） 打开排水管的阀门。2） 慢慢打开供水管的阀门。3） 根据表二，检查流量和压力是否足够，并检查各水接头处有无漏水。电气连结 将激光头上标有+48 VDC的接头与直流电源的正极连结，标有48 VDC RETURN的接头与直流电源的负极连结。建议导线长度不超过45cm，粗细应与表一中标明的电流值匹配。可以将两根导线缠绕起来，以减小自感效应。对于HC Power, inc.的48V直流电源本身，在其标有INPUT处的各电极中，L电极接供电系统的火线，N电极接供电系统的零线，GND电极接地线。注意后面板上的25针接口，是提供给外部控制电路用的。其中的第6、14脚用于内锁开关(interlock)，必须将它们短路，该直流电源才能工作。（四） 自测试工作状态 系统提供了自测试功能，在不需要外部控制电路的情况下，可以使激光器在脉宽100微秒、周期1000微秒的固定脉冲状态下工作。只要对激光头尾部的DB25接头作如下的连结即可：1）将第5、7脚连结；2）将第18、20脚连结；3）将第12、15脚连结；4）在第3、14脚之间连结一个开关，平时置于断开状态。 自测试状态下的开机步骤（开机前注意要在激光头前挡上功率计或其他东西，以免引起意外伤害）：1）让冷却水开始流动；2）让直流电源开始工作，使48V直流电压加到激光头上；3）合上第3、14脚之间的开关。激光即开始工作。 关机步骤与上面相反。注意：断电5分钟后，关水。激光器在一般工作状态下(非自测试状态下)的开机步骤与上面是一致的：1）让冷却水开始流动；2）让直流电源开始工作，使48V直流电压加到激光头上；3）加上使能信号和调制脉冲。激光即开始工作。（五） 控制接口功能解释： 激光头的尾部有一个DB25接口，用户必须通过它才能以外部控制电路对激光器进行操作。以下是对该接口每个针脚的定义和解释。表三. RF放大器DB25接口针脚描述针脚号码功能描述备注1模拟前向电压输出信号该信号为模拟输出信号，代表从射频放大器至激光头的前向电压，满刻度为+5V。 一般只作为辅助监视信号，不必实时监测。2模拟反射电压输出信号该信号为模拟输出信号，代表来自激光头的反射电压。满刻度为+5V。是与脚1相对应的信号，也只用于辅助监视。3使能输入信号这是射频放大器的使能信号。将这一脚与返回脚连结，即可使射频放大器工作。6目前尚未使用。5(+)和18(-)测试调制输出信号该信号为差分输出信号，脉宽100微秒，周期1000微秒。将该信号输入到调制端(7和20脚)，系统即工作于自测试状态。7(+)和20(-)调制输入信号该端要求输入差分信号，以控制激光输出。信号脉冲发生时，才有激光输出；信号脉冲被抑制时（零电平），无激光输出。脉冲宽度应在10至998微秒之间，占空比应小于60%。脉冲频率0-100kHz。请注意不要使用单极TTL信号，而是差分信号，这样有利于抑制调制信号的噪声。8(+)和21(-)数字反射功率-输出信号该信号为差分输出信号，当射频放大器工作时，该信号不改变状态；如果该信号的状态发生改变，则表明激光管、或射频电缆、或射频接头坏了。建议实时监视该信号。9(+)和22(-)数字前向功率-输出信号该信号为差分输出信号，当射频放大器工作时会改变状态；如果射频放大器坏了，则它不改变状态。是与“数字反射”相对应的信号。建议实时监视该信号。10(+)和23(-)占空比限制输出信号该信号为差分输出信号，正常工作条件下它不改变状态，如果调制信号占空比超过60%或者脉宽超过1毫秒，该信号就改变状态。建议实时监视该信号。11(+)和24(-)VSWR限制输出信号差分输出信号，用以指示反射射频电压与前向射频电压的比值是否超过预设值。正常情况下不改变状态；当激光管因损坏而导致激光管与射频放大器之间的过量失配时，就会改变状态。建议实时监视该信号。12自测试使能输入信号这是自测试状态使能信号，将它与返回端连结，就能输出自测试调制信号。13目前尚未使用。14,15,16返回对应于1、2、3脚的参考端。19,25目前尚未使用。4(+)和17(-)温度过高输出信号差分输出信号，正常时为连续的低电平，当冷却水温度超过60时，就会改变状态。冷却水超过60时，激光器会自动停机。建议实时监视该信号。（六）推荐使用的驱动电路 图一为相干公司推荐使用的射频放大器驱动电路，其中的SN75172为差分线驱动器，可用其它等效元件代替，比如AM26LS31C, MC3487, SN75174, SN55ALS194, SN55158, SN75ALS191等。图一 推荐使用的驱动电路（七）信号监视电路说明Coherent G-50/100 CO2 激光器是OEM产品，为用户提供了一组输出信号。系统集成者应对其中的5个输出信号进行实时监测： Duty Cycle (占空比超过60%或脉宽超过1ms时，信号由直流低电平变为脉冲) VSWR (射频反射电压与前向电压之比高于预设值时，信号由直流低电平变为脉冲) Digital Forward (射频前向电压低于预设值时，信号由脉冲变为直流高电平) Digital Reflected (射频反射电压超过预设值时，信号由直流高电平变为脉冲) Over Temperature (温度超过60时，信号由直流变脉冲)每个错误发生时，应该给出错误警告指示，这样可以及时纠正错误或找到问题所在。（注：前4种错误发生的同时，激光器不会自动终止工作；Over Temperature错误发生时，激光器会自动终止射频的调制）下面是信号监视电路的方块图，对应于G-50/100操作说明书第4-9页图4-4中的SYSTEM INTERFACE ELECTRONICS功能块。更详细的线路图见附页。该电路未经测试，仅供用户参考。单稳态触发器脉宽1秒RF Enable信号输入激光器Duty Cy