[發明專利]主動靶及采用該主動靶對束靶耦合傳感器在線標定方法

有效

• 申請號: 201210173592.8
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102679875A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 劉炳國;劉國棟;陳鳳東;莊志濤;胡濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及高精度激光打靶技術領域，具體涉及主動靶及采用該主動靶對束靶耦合傳感器在線標定方法。

背景技術

慣性約束聚變是利用高能粒子束在幾納秒的時間內將氘氚靶丸壓縮到每立方厘米幾百克的高密度，壓強為幾億個大氣壓，從而使靶丸在局部形成熱斑點火并燃燒。上世紀80年代末，美國科學家曾利用地下核爆的輻射能量成功地驅動了慣性約束核聚變，證實了這一技術路線的可行性。

隨著激光技術的出現，人們開始研究利用強激光的極高功率密度和極好的方向性來轟擊氘-氚靶，讓它們產生受控的慣性約束核聚變從而釋放出聚變能，這就是“激光核聚變”。

為了將多束激光引導到直徑為幾毫米的靶上，需要專門的精密儀器，從而基于共軛原理的束靶耦合傳感器應運而生，該束靶傳感器2010年己獲得發明專利(專利號：ZL200810064874.8)。為了保證該傳感器引導激光的打靶精度，需要對該傳感器進行專門的精密離線校準。但儀器校準參數會發生緩慢的漂移，影響打靶精度。

現有技術的束靶傳感器離線標定過程中，通常采用直徑2mm的圓柱靶，如圖3和圖4所示。在外部視覺監測系統的監測下，將激光聚焦到圓柱靶上下端面的中心，通過傳感器上下監測單元分別對靶端面圓和激光光斑成像，通過多組靶成像位置和光斑成像位置對傳感器參數進行標定。采取這種標定靶有以下幾個問題：1)標定靶的制作非常困難，首先要求靶端面的漫反射特性好，如果靶端面粗糙度過高，則入射激光大部分被反射掉，外部監測系統很難對光點位置進行監測，如果粗糙度低，則激光光斑會出現散斑，并且表面的加工紋理、劃痕會對光斑的定位精度產生很大影響，因此，靶端面的表面處理難度很大，另外，對于直徑為2mm的靶端面，難以打磨平整，因此會對靶瞄準帶來誤差；2)需要外部監測系統對靶和光斑進行定位，不僅系統復雜，而且靶表面特性對光斑定位精度有較大影響；3)無法實現傳感器在線標定。

發明內容

本文發明為了解決現有技術無法實現在線對傳感器在線標定及對傳感器參數進行校準，且束靶耦合精度差的問題，從而提出了主動靶及采用該主動靶對束靶耦合傳感器在線標定方法。

主動靶，它包括靶桿、定位標志、支撐座、第一電路板、第二電路板、上路CCD圖像傳感器、下路CCD圖像傳感器、第一外殼和第二外殼，

所述的支撐座的一側固定有靶桿，支撐座和靶桿同軸連接，支撐座臨近靶桿的一側的內部固定有定位標志，支撐座的另一側分別固定安裝第一外殼和第二外殼，第一外殼和第二外殼關于支撐座和靶桿的同軸線對稱分布，

第一電路板4和上路CCD圖像傳感器位于第一外殼的內部，上路CCD圖像傳感器固定于第一電路板上方，位于遠離支撐座的一側，且上路CCD圖像傳感器的光敏面暴露在殼體外側；

第二電路板和下路CCD圖像傳感器位于第二外殼的內部，第二電路板與第一電路板關于支撐座和靶桿的同軸線對稱，下路CCD圖像傳感器固定于第二電路板下方，與上路CCD圖像傳感器關于支撐座和靶桿的同軸線對稱，且下路CCD圖像傳感器的光敏面暴露在殼體外側；

在上路CCD圖像傳感器的光敏面上和下路CCD圖像傳感器的光敏面上，通過激光刻劃出3×3陣列的十字標志，且上路CCD圖像傳感器的光敏面與下路CCD圖像傳感器的光敏面尺寸一致。

采用主動靶對束靶耦合傳感器在線標定方法，它包括下述步驟：

步驟一、將待標定的束靶耦合傳感器送入真空靶室中心，通過外部監測儀調整束靶耦合傳感器姿態，上路CCD圖像傳感器的光敏面尺寸與待標定的束靶耦合傳感器的上路CCD圖像傳感器的光敏面尺寸一致；

步驟二、將主動靶送入真空靶室中心，將主動靶的靶桿固定于靶架上，將主動靶固定于束靶耦合傳感器的視場內，通過束靶耦合傳感器的中上部監測單元和中下部監測單元檢測主動靶的水平位置和姿態，并通過靶架將主動靶調正；

步驟三、將束靶耦合傳感器移出真空靶室中心；

步驟四、打開激光器，產生上下各9路激光束，其中9路激光入射至主動靶的上路CCD圖像傳感器的光敏面上，在上路CCD圖像傳感器的光敏面上形成9個光斑；另外9路激光入射至主動靶的下路CCD圖像傳感器的光敏面上，在下路CCD圖像傳感器的光敏面上形成9個光斑；調整各個激光束的入射方向，使得上路CCD圖像傳感器的光敏面上的9個光斑分別與該上路CCD圖像傳感器上的9個十字標志的中心重合、下路CCD圖像傳感器的光敏面上的9個光斑分別與該下路CCD圖像傳感器上的9個十字標志的中心重合為止，關閉激光器；