[發明專利]一種瞬態沖擊波溫度測量系統及方法

在審

• 申請號: 201510736683.1
• 申請日: 2015-11-03
• 公開（公告）號: CN105258823A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 李業軍;王釗;田寶賢;張品亮;殷倩
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00;G01J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光譜測溫技術領域，具體涉及一種瞬態沖擊波溫度測量系統及方法。

背景技術

傳統(輕氣炮)動高壓加載物態方程研究中沖擊波溫度測量方法主要是“輻射高溫計法”，飛片及靶厚度都較厚(mm～cm)，樣品與窗口達到熱平衡的時間尺度在幾百微秒量級。而激光驅動的高速飛片及靶厚度都在微米量級，沖擊波持續時間只有10ns左右，所以傳統輻射高溫計無法用于激光驅動高壓物態方程研究。2007年J.E.Miller【1】等提出并研制了掃描光學高溫計系統(streakedopticalpyrometersystem——SOP)用于測量激光驅動沖擊波溫度。它是利用條紋相機對沖擊波發光進行掃描，根據條紋相機CCD輸出數字信號大小確定輻射光強度(CCD為Charge-coupledDevice，中文全稱：電荷耦合元件,也叫圖像控制器)，該光學測量系統較復雜，整個系統標定工作相當繁瑣，很容易引入測量誤差。所以研制相對簡單、便捷的能夠滿足測量激光驅動沖擊波溫度的系統很有必要。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種適于激光驅動沖擊波溫度測量的系統及方法，其系統簡單、標定過程不繁瑣、精度高、操作簡便。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是一種瞬態沖擊波溫度測量系統，包括設置在瞬態沖擊波產生裝置外側的信號收集器，通過光纖與所述信號收集器連接的光纖接頭，連接所述光纖接頭的光譜儀，連接所述光譜儀的計算機，分別連接所述光譜儀、計算機、瞬態沖擊波產生裝置的脈沖延時器，連接所述脈沖延時器的同步觸發器。

進一步，所述信號收集器只收集焦點發出的光線信號。

進一步，所述光譜儀中包括光柵與ICCD，所述光譜儀能夠獲取持續時間≥2ns的信號，并且能夠設置獲取信號的時間尺度。

進一步，在所述瞬態沖擊波產生裝置和所述信號收集器之間還依次設置有望遠鏡和二向色鏡，還設置有與所述計算機、脈沖延時器連接的激光速度干涉儀，所述激光速度干涉儀能夠發射和接收探針光束，所述二向色鏡能夠反射所述探針光束。

為達到以上目的，本發明還公開了一種用于以上所述系統的瞬態沖擊波溫度測量方法，包括以下步驟：

(S1)所述同步觸發器向所述脈沖延時器發出一個脈沖信號，所述脈沖延時器發出信號觸發所述瞬態沖擊波產生裝置；

(S2)所述瞬態沖擊波產生裝置產生沖擊波并射出熱輻射光；

(S3)所述信號收集器收集從所述瞬態沖擊波產生裝置射出的所述熱輻射光的光線信號，并將所述光線信號通過所述光纖傳送給所述光譜儀；

(S4)所述脈沖延時器向所述光譜儀、計算機發出信號，所述光譜儀開始獲取所述信號收集器發送來的所述光線信號，測量并獲得光譜信號并向所述計算機輸出；所述計算機開始對所述光譜儀輸出的光譜信號進行采集，獲得熱輻射光譜；

(S5)根據所述計算機得到的所述熱輻射光譜的峰值波長，通過維恩位移定律計算得到沖擊波溫度。

本發明還公開了一種用于以上所述系統的瞬態沖擊波溫度測量方法，通過該方法能夠獲得完全物態方程，所述瞬態沖擊波產生裝置內設置有用于產生沖擊波并發射熱輻射光的內部材料，包括如下步驟；

(S1)所述同步觸發器向所述脈沖延時器發出一個脈沖信號，所述脈沖延時器發出信號觸發所述瞬態沖擊波產生裝置；所述脈沖延時器發出信號觸發所述激光速度干涉儀；

(S2)所述瞬態沖擊波產生裝置的內部材料產生沖擊波并射出熱輻射光；所述激光速度干涉儀向所述二向色鏡發射探針光束，所述探針光束被所述二向色鏡反射到所述瞬態沖擊波產生裝置的內部材料上，并被所述內部材料再次反射回來，通過所述望遠鏡并經過所述二向色鏡反射進入所述激光速度干涉儀，在所述干涉儀內產生干涉作用，生成干涉圖像，并輸出給所述計算機；所述脈沖延時器向所述計算機發出信號，所述計算機開始獲取所述激光速度干涉儀輸出的所述干涉圖像；

(S3)所述信號收集器收集從所述瞬態沖擊波產生裝置射出的所述熱輻射光的光線信號，并將所述光線信號通過所述光纖傳送給所述光譜儀；

(S4)所述脈沖延時器向所述光譜儀、計算機發出信號，所述光譜儀開始獲取所述信號收集器發送來的所述光線信號，測量并獲得光譜信號并向所述計算機輸出；所述計算機開始對所述光譜儀輸出的光譜信號進行采集，獲得熱輻射光譜；