Kleiber KGA 740 LO高速測(cè)溫 —— 激光熔池同軸測(cè)溫監(jiān)測(cè)

在金屬增材制造（尤其是激光粉末床熔融，LPBF）過(guò)程中，熔池的動(dòng)態(tài)變化直接影響成形質(zhì)量和缺陷生成。Kleiber KGA 740LO 作為一款高性能光纖耦合 InGaAs 短波紅外比色高溫計(jì)，在這一領(lǐng)域中展現(xiàn)了出色的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力。

1. 儀器簡(jiǎn)介

Kleiber KGA 740LO 由德國(guó) Kleiber Infrared GmbH 生產(chǎn)，是一款專(zhuān)為高溫高速應(yīng)用設(shè)計(jì)的比色式紅外高溫計(jì)。、

• 探測(cè)器類(lèi)型：InGaAs（銦鎵砷）

• 光譜范圍：1500–1700 nm

• 測(cè)量方式：光纖耦合（200 µm 芯徑多模光纖）

• 視場(chǎng)直徑：約 635 µm（在焦點(diǎn)處）

• 采樣率：100 kHz

• 輸出信號(hào)：±10 V 模擬電壓（16-bit 分辨率）

• 響應(yīng)時(shí)間：毫秒級(jí)

• 溫度標(biāo)定：支持比色法減弱發(fā)射率波動(dòng)影響，但在某些研究中僅用于相對(duì)信號(hào)分析而不做絕對(duì)標(biāo)定。

2. 光路配置與信號(hào)獲取

在 LPBF 系統(tǒng)中，Kleiber KGA 740LO 與激光光束同軸對(duì)準(zhǔn)，通過(guò) 1:1 望遠(yuǎn)系統(tǒng)成像。

• 二向色鏡：首先分離 ~1070 nm 的加工激光與熔池輻射信號(hào)

• 紅外通道：將 1500–1700 nm 波段的光通過(guò)多模光纖耦合至 KGA 740LO

• 可見(jiàn)光通道：將 600–900 nm 波段的光引導(dǎo)至高速硅光電二極管（如 Thorlabs PDA10A）

這種配置確保了熔池輻射能被高效、準(zhǔn)確地傳輸至探測(cè)器，同時(shí)避免了激光直射帶來(lái)的干擾。

3. 數(shù)據(jù)特征與處理

由于粉末床表面的發(fā)射率不穩(wěn)定，Kleiber KGA 740LO 在部分研究中并不進(jìn)行絕對(duì)溫度標(biāo)定，而是記錄相對(duì)熱輻射強(qiáng)度。

• 數(shù)據(jù)精度：16-bit 分辨率

• 采集速度：100 kHz，可與掃描振鏡位置同步記錄

• 空間精度：可達(dá) 10 µm 級(jí)
  這些特性使其能夠捕捉熔池在毫秒及微米尺度上的快速變化，為過(guò)程監(jiān)控和缺陷預(yù)測(cè)提供高質(zhì)量信號(hào)。

4. 應(yīng)用場(chǎng)景

• LPBF 實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控：通過(guò)檢測(cè)熔池輻射的瞬時(shí)變化，識(shí)別異常工況（如未熔合、氣孔、飛濺等）

• 工藝參數(shù)優(yōu)化：對(duì)比不同激光功率、掃描速度下的熔池響應(yīng)

• 過(guò)程建模驗(yàn)證：為數(shù)值模擬提供高時(shí)間分辨率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

• 多傳感器融合：與可見(jiàn)光高速相機(jī)、光電二極管信號(hào)結(jié)合，提升缺陷檢測(cè)的魯棒性

5. 總結(jié)

Kleiber KGA 740LO 憑借其高速采樣、短波紅外靈敏探測(cè)和光纖耦合設(shè)計(jì)，成為 LPBF 熔池監(jiān)測(cè)的核心工具之一。它不僅能在惡劣加工環(huán)境下穩(wěn)定工作，還能與其他傳感器協(xié)同，為構(gòu)建智能化、閉環(huán)控制的金屬增材制造系統(tǒng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。