[發(fā)明專利]寬量程沖擊波速度診斷裝置及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711376470.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108036863B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳宇際;王峰;江少恩;王秋平;閆亞東;理玉龍;徐濤;彭曉世;魏惠月;查為懿;劉祥明;梅雨;關(guān)贊洋
• 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: 重慶為信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50216
• 代理人: 蔡冬彥

1.一種寬量程沖擊波速度測量方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行：

S1：根據(jù)沖擊波速度測量范圍和測量精度的要求確定干涉光路的數(shù)量和干涉光路之間的延時時間倍數(shù)比；

S2：確定各個干涉光路中標(biāo)準(zhǔn)具的厚度差；

S3：激光器向?qū)捔砍虥_擊波速度診斷裝置導(dǎo)入穩(wěn)定的探針激光；

S4：成像記錄模塊記錄各個干涉光路出射的相干光的干涉條紋的動態(tài)數(shù)量F(t)；

S5：通過成像記錄模塊記錄的各個干涉條紋的動態(tài)數(shù)量F(t)，計算得到?jīng)_擊波速度u(t)在km/s量級的百位、十位、個位、十分位、百分位的速度值；

S6：相互校驗(yàn)各個速度值，得到?jīng)_擊波速度u(t)；

所述寬量程沖擊波速度診斷裝置包括打靶模塊、分光模塊、干涉模塊和成像記錄模塊，所述干涉模塊包括至少兩個干涉光路，各個所述干涉光路的延時時間呈倍數(shù)變化關(guān)系；

所述打靶模塊將入射的一束探針激光聚焦于靶面(1)上，并將靶面(1)反射回的一束具有差頻信息的探針激光引入分光模塊，該束探針激光由分光模塊分光，并分別引入各個干涉光路，各個干涉光路各自產(chǎn)生一束相干光由成像記錄模塊成像并記錄；

各個所述干涉光路均由干涉分束鏡(13)、干涉反射鏡一(14)和干涉反射鏡二(15)組成，各個干涉光路中或只在所述干涉反射鏡一(14)上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)具一(16)，或只在所述干涉反射鏡二(15)上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)具二(17)，或在所述干涉反射鏡一(14)和干涉反射鏡二(15)上分別設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)具一(16)和標(biāo)準(zhǔn)具二(17)，各個所述干涉光路的標(biāo)準(zhǔn)具一(16)和標(biāo)準(zhǔn)具二(17)的厚度差呈倍數(shù)變化關(guān)系；

從分光模塊引入干涉光路的一束探針激光由干涉分束鏡(13)分成兩個支路，其中一個支路的探針激光經(jīng)干涉反射鏡一(14)反射回干涉分束鏡(13)，另一個支路的探針激光經(jīng)干涉反射鏡二(15)反射回干涉分束鏡(13)，干涉分束鏡(13)將兩束具有延時的探針激光合束形成一束相干光后引入成像記錄模塊；

所述干涉光路共有四個，延時時間較長的兩個所述干涉光路或只在干涉反射鏡一(14)上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)具一(16)，或只在干涉反射鏡二(15)上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)具二(17)，延時時間較短的兩個所述干涉光路在干涉反射鏡一(14)和干涉反射鏡二(15)上分別設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)具一(16)和標(biāo)準(zhǔn)具二(17)，各個所述干涉光路的標(biāo)準(zhǔn)具一(16)和標(biāo)準(zhǔn)具二(17)的厚度差呈指數(shù)變化關(guān)系；

當(dāng)探針激光取532nm時，標(biāo)準(zhǔn)具折射率1.45847，干涉條紋的動態(tài)數(shù)量F(t)與速度u(t)關(guān)系為u(t)＝51.6291·F(t)/h，其中h為標(biāo)準(zhǔn)具的厚度差；對于標(biāo)準(zhǔn)具的厚度差為0.1mm時，測量的速度精度為25.814km/s；對于標(biāo)準(zhǔn)具的厚度差為1mm時，測量的速度精度為2.581km/s；對于標(biāo)準(zhǔn)具的厚度差為10mm時，測量的速度精度為0.258km/s；對于標(biāo)準(zhǔn)具的厚度差為100mm時，測量的速度精度為0.026km/s。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬量程沖擊波速度測量方法，其特征在于：所述打靶模塊包括照明鏡頭(7)、打靶分束鏡(5)和收光鏡頭(2)；一束探針激光依次經(jīng)照明鏡頭(7)、打靶分束鏡(5)和收光鏡頭(2)聚焦于靶面(1)上并反射回一束具有差頻信息的探針激光，該束探針激光依次經(jīng)收光鏡頭(2)和打靶分束鏡(5)后引入分光模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬量程沖擊波速度測量方法，其特征在于：在所述照明鏡頭(7)和打靶分束鏡(5)以及打靶分束鏡(5)和收光鏡頭(2)之間均設(shè)置有打靶準(zhǔn)直鏡(3)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬量程沖擊波速度測量方法，其特征在于：在所述打靶分束鏡(5)遠(yuǎn)離照明鏡頭(7)的一側(cè)設(shè)置有擋光板(4)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬量程沖擊波速度測量方法，其特征在于：所述分光模塊包括至少一個分光分束鏡(9)，從打靶模塊引入的一束具有差頻信息的探針激光由各個分光分束鏡(9)分束后分別對應(yīng)的干涉光路中。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬量程沖擊波速度測量方法，其特征在于：相鄰所述分光分束鏡(9)之間設(shè)置有分光準(zhǔn)直鏡(6)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬量程沖擊波速度測量方法，其特征在于：所述成像記錄模塊包括與干涉光路數(shù)量相同的成像記錄光路，各個成像記錄光路均由成像透鏡(11)和條紋相機(jī)(12)組成，各束從干涉光路出射的相干光分別經(jīng)對應(yīng)成像透鏡(11)成像在對應(yīng)條紋相機(jī)(12)上。