パワーおよびエネルギーメーター: センサーからPCまで

Ilan Haber, Ophir Optronics Ltd

現在、PCはオフィスや研究室に欠かせないものとなっており、測定機器、特に大量のデータを収集できる機器をPCに統合できることが重要です。すべての測定センサーがすべての表示メーターと互換性があり、PCに簡単に接続できる、統一された接続アーキテクチャーが必要です。

レーザーパワーおよびエネルギーセンサーをPCに接続すると、強力なシステムが実現します。コンピューターベースの操作の利便性、価値、柔軟性と、NISTトレーサブルで校正済みのサーマルセンサー、パイロエレクトリックンサー、およびフォトダイオードセンサーの幅広い選択肢を組み合わせて、正確なレーザー、ダイオード、および300fWから300kWまでの光ファイバーのパワー測定を提供します。ソフトウェアアプリケーションパッケージは、統計分析、グラフィック表示、およびデータストレージ機能の完全なセットを備えた、シングルまたはマルチチャネルのパワーモニターアプリケーションを簡単に作成します。

C++、C#、Java、LabVIEW、MATLAB、Python、VB.NETなどのさまざまなプログラミング環境を使用するソフトウェアシステムインテグレーター向けのコンポーネントとデモコードは、テストおよび測定システムに最適に統合するソリューションをカスタマイズしたいと考えている企業に提供されます。PCを本格的なレーザーテストステーションに変えることができる完全なソフトウェアPCアプリケーションが利用可能です。

スマートヘッドテクノロジーを利用するPCセンサー インターフェイスは、サーモパイル、フォトダイオード、およびパイロエレクトリックスマートヘッドセンサーの完全なラインをサポートします。

一部のPCセンサーインターフェイスは、1、2、または4個のセンサーを処理できるように拡張できます。これらはすべてのセンサーから同時にデータを収集し、USB経由でPCに送信します。一部のインターフェイスでは、最大25kHzでパルスを測定し、欠落したパルスを検出することもできます。アプリケーションには次のものが含まれます。

• エネルギーパルスのPeak-to-peakの安定性
• 時間の経過に伴うCWレーザーのパワードリフト
• 光ファイバーケーブルで測定されたdB損失のグラフ表示
• 1000Hz以上の高速パルスレーザーのエネルギーを記録

センサーインターフェイスデバイスからPCへの標準のUSB接続に加えて、PCに接続する追加の方法があります。

そのうちの1つは、Bluetoothワイヤレスインターフェイスを備えたものです。スマートセンサーをバッテリー駆動のワイヤレスインターフェイスに接続するだけで、10メートル以内にあるPCまたはラップトップにブロードキャストされます。作業台に散らかることがなく、長いケーブルを気にする必要もありません。これは、グローブボックスや柵の後ろの高出力レーザーなど、測定が難しい状況に最適なソリューションです。一部の拡張範囲バージョンは最大60メートルに達します。Bluetoothワイヤレスインターフェイスは、配線なしで最大限の携帯性を実現するために、測定センサーに直接取り付けることもできます。

レーザーのパワーとエネルギーを測定する際の不便さの1つは、ディスプレイとセンサーを接続するケーブルに関連しています。ケーブルは柔軟性が限られているため、測定を行う作業スペースが乱雑になります。場合によっては、ケーブルの硬さが原因で、ケーブルの動きがセンサーを妨害し、セットアップがずれることがあります。

ケーブルは、グローブボックスや真空チャンバーなど、密閉される必要があるエリアでも問題になります。このような場合、測定場所にケーブルを導入するには、チャンバーまたはボックスの完全性を維持するための特別な手段が必要です。これには、チャンバーまたはボックスの壁にコネクターを組み込むか、ケーブルを通すための特別な取り付け具が必要になる場合があります。

ケーブルの長さは製造時に決定され、セットアップが異なると異なるケーブル長が必要になります。これにより、センサーはカスタムメイドおよびカスタム校正する必要があるため、より高価になります。

Bluetoothワイヤレスインターフェイスソリューションはこれらの問題を解決し、FCCおよび世界中のその他の規制当局によって承認されています。PCは、Bluetoothワイヤレスインターフェイスに付属の専用ソフトウェアを実行できます。

Bluetoothワイヤレスインターフェイスは、充電式バッテリーからパワーが供給され、インターフェイスとセンサーにパワーを供給します。バッテリー寿命は通常、パイロエレクトリックセンサーの場合は20時間、サーマルセンサーの場合は40時間です。

パワー測定アプリケーションの標準ソフトウェアは、Windowsベースのアプリケーションです。このソフトウェアには、完全なデータロギング、統計、傾向分析が含まれています。追加機能には次のものが含まれる必要があります。

• オフセットの選択
• 測定波長の選択
• 豊富なログオプション
• グラフィカル分析用の無制限のデータストレージテキストファイル (Microsoft Excelにインポートすることもできます)
• 選択可能な測定限界
• パワー単位はW、dBまたはdBmで表示

このソフトウェアは、各チャンネルのパワー/エネルギーの安定性とドリフトに関する統計分析とトレンド分析を同時に実行できます。選択した期間にわたって測定値を記録および分析し、各チャンネルのヒストグラムプロットに表示できます。

ソフトウェアデータログ機能は、選択した間隔と期間でユーザーが指定したパワーを収集します。データ ログファイルには、すべてのテスト情報 (データ、時間、ディテクター、設定) が含まれており、スプレッドシートのインポートと分析が簡単にできるようにフォーマットされています。データをリアルタイムモードで記録し、後日表示して結果を再現することもできます。

スタンドアロンのフル機能のレーザーパワー/エネルギーメーターとしての使用に加えて、上記のデバイスは大規模なエンドユーザーアプリケーションに簡単に組み込むことができます。これにより、システムインテグレーターは、商用のレーザーパワーおよびエネルギー測定ハードウェアを従来の分析パッケージとともに活用できるようになります。

これらのデバイスは、RS232、USB、Ethernet、GPIB などのさまざまな通信プロトコルをサポートできます。RS232 通信は、OEMアプリケーションに統合するのが最も簡単です。

レーザーコミュニティーは、開発者のLabVIEWコミュニティーが成長していることを長い間認識していました。長年にわたり、顧客にはOphirのレーザー測定デバイス用のLabVIEWライブラリーが提供されてきました。これらは完全なオープンソースのデモアプリケーションであり、そのまま使用することも、LabVIEWプログラマーが特定のニーズに合わせて調整することもできます。

LabVIEWプログラマーが自由に実験して、デバイスのそれぞれのコマンドセットの強みを十分に感じることができるシンプルなスターターアプリケーションが利用可能です。

これらのアプリケーションには、計測器を制御するための VI (仮想計測器) が含まれています。ユーザーは、VIを結合するだけで、複数のVIを組み合わせて、より大きくて汎用性の高い大きなVIを連続的に作成できます。ユーザーは、洗練されたカスタムアプリケーションを短時間で作成できます。

現在、PCは研究室やエンジニアリング/設計において不可欠なツールとなっており、レーザー測定器とPCを統合できることが重要です。幅広い接続オプションとソフトウェアツールにより、今日のレーザーパワーメーターの機能と柔軟性が拡張されました。