[發明專利]利用線狀脈沖激光模擬彈道沖擊并實時監測的裝置及方法

有效

• 申請號: 201910635121.6
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110441125B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 曹強;劉勝;聶陽天;高陽;趙宏鳴;杜漸
• 申請（專利權）人: 武漢大學;北京仿真中心
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/30
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張濤

1.一種利用線狀脈沖激光模擬彈道沖擊并實時監測的裝置，其特征在于：包括激光輸出模塊、材料測試模擬模塊以及監測模塊，所述激光輸出模塊用于輸出所需激光，并將其整形為線狀激光，用于在樣品材料表面激發出線狀聲波源，所述材料模擬測試模塊用于利用激光模擬材料的彈道沖擊測試，所述監測模塊用于實時監測樣品材料受到激光沖擊后，所產生沖擊波的傳播過程與材料的損傷情況；

所述監測模塊包括拉曼光譜儀、分光鏡、混頻干涉儀、超快相機，所述分光鏡用于將材料模擬測試模塊反饋的信號光分為幾部分，一部分光進入拉曼光譜儀，得到材料的拉曼光譜，進而分析其表面溫度、內部相變，一部分光通過雙色鏡反射進入超快相機，對干涉條紋沿聲波傳播方向進行成像，得到樣品材料表面形態變化與沖擊波傳播過程，一部分光透過雙色鏡進入混頻干涉儀，實時監測沿著聲波傳播方向產生的超聲波波形，監測激光脈沖引起的表面熔化；

樣品材料包括防護材料，所述防護材料的表面黏附有光吸收涂層，使激光沖擊防護材料表面的光吸收涂層時，材料在極短的時間內汽化形成一個高溫高壓的等離子體層，在材料表面激發出線狀聲波源，所述防護材料表面上方覆蓋鍍膜有透明玻璃作為約束層，用于將濺射出的等離子體羽流約束在防護板表面，所述光吸收涂層位于防護材料的表面與約束層之間。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述激光輸出模塊包括脈沖激光器、光參量放大器和整形透鏡，所述脈沖激光器、光參量放大器分別與激光輸出系統連接，所述激光輸出系統根據所模擬子彈大小、質量、速度的不同，控制脈沖激光器輸出相應頻率、脈寬的激光，以及控制改變激光輸出波長，所述整形透鏡用于將光參量放大器輸出的激光整形為線狀激光以在材料測試模擬模塊的材料表面激發出線狀聲波源。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于：還包括第一反射鏡和第二反射鏡，所述脈沖激光器輸出的激光束通過第一反射鏡進入光參量放大器；所述整形透鏡輸出的線狀激光通過第二反射鏡進入材料測試模擬模塊進行測試模擬。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述材料測試模擬模塊包括用于固定測試材料的沖擊模擬室，所述沖擊模擬室的一側面上設有激光輸入孔和監測孔；所述沖擊模擬室的內壁涂有吸光涂料；所述沖擊模擬室的內壁上固定有用于固定測試材料的載物臺；所述沖擊模擬室固定有載物臺的側面上固定有防護板；所述載物臺為移動載物臺，所述移動載物臺與載物臺控制系統連接。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于：所述沖擊模擬室由高強度合金搭建而成；所述沖擊模擬室頂部設有翻蓋門；所述移動載物臺固定在防護板上；所述沖擊模擬室固定測試材料的側面與設置激光輸入孔和監測孔的側面相對設置。

6.根據權利要求1至5任一所述的裝置，其特征在于：還包括氣浮光學平臺，整套裝置固定在氣浮光學平臺上；整套裝置的各鏡片外分別設置有保護罩，整套裝置的激光光路上設有保護管道，使激光位于保護管道內傳輸。