[發明專利]一種透明材料沖擊動力學參數獲取方法

有效

• 申請號: 201711323981.3
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108061709B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 江浩;鐘志成;劉世元;劉佳敏;谷洪剛;張傳維;陳修國
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

1.一種透明材料沖擊動力學參數獲取方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(a)選取透明薄膜作為待測樣品，建立測試該待測樣品的泵浦探測測試系統，其中，所述泵浦探測測試系統的泵浦探測光照射在置于基底上的待測樣品上產生平穩沖擊波，該平穩沖擊波在待測樣品薄膜中傳播將其劃分為未受沖擊層和沖擊壓縮層，并與待測樣品所處環境形成的環境層和基底形成的基底層構成四層結構，相鄰的兩層的交界處有界面，共三個界面，所述泵浦探測測試系統的泵浦探測光為P偏振光，該探測光的入射角為布儒斯特角；

(b)所述探測光被所述三個界面分別反射，各個界面反射光電場之和為總反射光電場E_total，利用所述三個界面各自的反射系數關系得到所述總反射光的總反射系數的表達式r_1、2、3；

根據該總反射系數表達式的特點得到總反射光E_total的相位φ(t)隨時間t的變化及其導數φ′(t)的表達式，由該相位對時間的導數φ′(t)的表達式獲得其呈周期性震蕩的特性，利用該特性，獲取φ′(t)的震蕩周期τ、幅值δ′_max、和震蕩偏離值offset；

再根據菲涅爾反射定律，推導出沖擊波速度u_s、波后粒子速度u_p和沖擊壓縮層折射率n₂關于所述φ′(t)的震蕩周期τ、幅值δ′_max、和震蕩偏離值offset的表達式；

(c)采用所述泵浦探測測試系統測量所述探測光經待測樣品反射后實際相位隨時間的變化曲線φ(t)_real，對所述φ(t)_real對時間求導得到實際φ′(t)_real的波形曲線，由該φ′(t)_real的波形曲線提取出φ′(t)_real的實際震蕩周期τ_real、實際幅值δ′_{max real}、和實際震蕩偏離值offset_real；

(d)實際震蕩周期τ_real、實際幅值δ′_{max real}、和實際震蕩偏離值offset_real，帶入步驟(c)中獲得的所述的沖擊波速度u_s、波后粒子速度u_p和沖擊壓縮層折射率n₂的表達式中，由此獲得實際的待測樣品的實際沖擊波速度u_s-real、實際波后粒子速度u_p-real和實際沖擊壓縮層折射率n_2-real。

2.如權利要求1所述的一種透明材料沖擊動力學參數獲取方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述總反射光電場E_total采用下列表達式，

E_total≈[r₂·exp(iδ₂)+r₃-r₂r₃²exp(-iδ₂)]·exp[-i(δ₁+δ₂)]·E₀

其中，所述環境層與未受沖擊層之間的界面為界面1，所述未受沖擊層與沖擊壓縮層之間的界面為界面2，所述沖擊壓縮層與所述基底層之間的界面為界面3，界面1、2和3的反射系數分別是r₁、r₂和r₃，δ₁、δ₂分別是探測光經過未受沖擊層和沖擊壓縮層往返一次的相位改變，E₀是探測光入射時的電場。

3.如權利要求1或2所述的一種透明材料沖擊動力學參數獲取方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述三個界面各自的反射系數關系為：r₃≈1，r₂＜＜r₃。