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Kleiber KGA 740 LO高速测温 —— 激光熔池同轴测温监测

在金属增材制造（尤其是激光粉末床熔融，LPBF）过程中，熔池的动态变化直接影响成形质量和缺陷生成。Kleiber KGA 740LO 作为一款高性能光纤耦合 InGaAs 短波红外比色高温计，在这一领域中展现了出色的实时监测能力。

1. 仪器简介

Kleiber KGA 740LO 由德国 Kleiber Infrared GmbH 生产，是一款专为高温高速应用设计的比色式红外高温计。、

• 探测器类型：InGaAs（铟镓砷）

• 光谱范围：1500–1700 nm

• 测量方式：光纤耦合（200 µm 芯径多模光纤）

• 视场直径：约 635 µm（在焦点处）

• 采样率：100 kHz

• 输出信号：±10 V 模拟电压（16-bit 分辨率）

• 响应时间：毫秒级

• 温度标定：支持比色法减弱发射率波动影响，但在某些研究中仅用于相对信号分析而不做绝对标定。

2. 光路配置与信号获取

在 LPBF 系统中，Kleiber KGA 740LO 与激光光束同轴对准，通过 1:1 望远系统成像。

• 二向色镜：首先分离 ~1070 nm 的加工激光与熔池辐射信号

• 红外通道：将 1500–1700 nm 波段的光通过多模光纤耦合至 KGA 740LO

• 可见光通道：将 600–900 nm 波段的光引导至高速硅光电二极管（如 Thorlabs PDA10A）

这种配置确保了熔池辐射能被高效、准确地传输至探测器，同时避免了激光直射带来的干扰。

3. 数据特征与处理

由于粉末床表面的发射率不稳定，Kleiber KGA 740LO 在部分研究中并不进行绝对温度标定，而是记录相对热辐射强度。

• 数据精度：16-bit 分辨率

• 采集速度：100 kHz，可与扫描振镜位置同步记录

• 空间精度：可达 10 µm 级
  这些特性使其能够捕捉熔池在毫秒及微米尺度上的快速变化，为过程监控和缺陷预测提供高质量信号。

4. 应用场景

• LPBF 实时质量监控：通过检测熔池辐射的瞬时变化，识别异常工况（如未熔合、气孔、飞溅等）

• 工艺参数优化：对比不同激光功率、扫描速度下的熔池响应

• 过程建模验证：为数值模拟提供高时间分辨率的实验数据

• 多传感器融合：与可见光高速相机、光电二极管信号结合，提升缺陷检测的鲁棒性

5. 总结

Kleiber KGA 740LO 凭借其高速采样、短波红外灵敏探测和光纤耦合设计，成为 LPBF 熔池监测的核心工具之一。它不仅能在恶劣加工环境下稳定工作，还能与其他传感器协同，为构建智能化、闭环控制的金属增材制造系统提供关键数据支持。