[發(fā)明專利]光學(xué)材料激光誘導(dǎo)沖擊波波速的測量裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711295075.7
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107806933B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志超;耿鋒;吳倩;鄭軼;王翔峰;王健;許喬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 成都希盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51226
• 代理人: 蒲敏

1.光學(xué)材料激光誘導(dǎo)沖擊波波速的測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)雙束探測成像系統(tǒng)獲取泵浦激光脈沖激發(fā)待測樣品(8)內(nèi)部沖擊波某一時刻的相同位置、設(shè)定時間間隔的兩幅圖像；

2)基于圖像處理算法，比較兩幅圖像中沖擊波波峰包絡(luò)位置變化量，計算獲取某一時刻的沖擊波波速，

上述步驟2)是：上位機(jī)(10)對瞬態(tài)陰影圖像信號提取、分析和存儲，通過二值化圖像邊緣尋找處理算法分別獲得ΔT_i時刻沖擊波半徑R_ip，和ΔT_i+τ時刻沖擊波半徑R_is，在τ時間間隔內(nèi)沖擊波波峰面行進(jìn)距離為ΔR_i＝R_is-R_ip，在ΔT_i時刻沖擊波波速大小為v_i＝ΔR_i/τ，改變激光能量密度F_i和探測光延時ΔT_i，可以獲得沖擊波波速表達(dá)式為v＝Φ{F,ΔT}。

2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)材料激光誘導(dǎo)沖擊波波速的測量方法，其特征在于，所述步驟1)是：調(diào)節(jié)泵浦激光脈沖能量，使得待測樣品(8)在激光通量F_i下產(chǎn)生體損傷并出現(xiàn)爆炸沖擊波，調(diào)節(jié)泵浦激光脈沖和探測激光脈沖之間的延時ΔT，設(shè)定雙束子探測光之間的延時τ，在同一位置采集時間間隔為τ的兩幅沖擊波波峰面位置陰影圖像；所述步驟2)是：比較兩幅圖像中沖擊波波峰傳播距離差ΔR，則瞬時速度為v＝ΔR/τ，改變激光通量F_i和探測延時ΔT，獲得沖擊波波速表達(dá)式為v＝Φ{F,ΔT}。

3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)材料激光誘導(dǎo)沖擊波波速的測量方法，其特征在于，所述步驟1)是：泵浦激光器(2)發(fā)出納秒激光脈沖，經(jīng)能量衰減器(4)進(jìn)行激光通量調(diào)節(jié)，然后通過第二傳輸反射鏡(302)入射至待測樣品(8)體內(nèi)，在激光焦點能量密度為F_i，誘導(dǎo)材料體損傷，激發(fā)爆炸沖擊波；通過數(shù)字延時發(fā)生器(9)控制探測激光器(1)，在所述泵浦激光脈沖發(fā)出后的ΔT_i時刻發(fā)出探測光脈沖，探測光脈沖經(jīng)第一傳輸反射鏡(301)進(jìn)行光路指向調(diào)節(jié)，通過第一偏振分光棱鏡(501)分為偏振方向互為垂直的雙束探測光S光和P光，其中S光進(jìn)入由第一向后發(fā)射器(601)、第二后向發(fā)射器(602)和第三后向發(fā)射器(603)構(gòu)成的延時光路中，通過調(diào)節(jié)第二后向發(fā)射器(602)與第一后向發(fā)射器(601)之間以及第二后向發(fā)射器(602)與第三后向發(fā)射器(603)之間的距離，使得S光行進(jìn)額外的光程，從而獲得S光與P光之間的延時量τ；S光和P光通過第二偏振分光棱鏡(502)合束后，共軸地入射至待測樣品(8)的沖擊波激發(fā)區(qū)域，此時，P光攜帶ΔT_i時刻沖擊波位置信息，而S光攜帶ΔT_i+τ時刻沖擊波位置信息；攜帶不同時刻沖擊波位置信息的S光和P光再次通過第三偏振分光棱鏡(503)分離后，P光進(jìn)入第一CCD顯微鏡(701)，S光進(jìn)入第二CCD顯微鏡(702)，并都以暗場成像的方式獲得瞬態(tài)陰影圖像。