專利名稱：高速粒子流動量測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于高速碰撞領域，具體地，涉及一種高速粒子流動量測試裝置。
背景技術：
在超高速碰撞領域，彈丸/飛片與靶板高速撞擊產(chǎn)生的碎片云、微物質(zhì)噴射等，是材料動高壓物理性質(zhì)、防護結構設計、武器內(nèi)爆過程的重要研究內(nèi)容。在工程應用領域，例如燃燒過程中微顆粒對高速渦輪發(fā)動機葉片的高速侵徹，將顯著降低葉片的服役壽命。對高速粒子流(如碎片云、微噴物質(zhì))動量分布的實時測量，在理論與實驗研究等方面具有重要意義。其一，粒子流性態(tài)是研究高速撞擊等復雜過程中材料損傷破壞的基礎，如彈丸/靶板高速撞擊產(chǎn)生的碎片云，蘊涵著撞擊瞬間材料沖擊壓縮與破壞特性等信息；粒子流的動量分布特性，也是研究高速粒子流對防護結構破壞效應的基礎。其二，基于高速粒子流動量分布的定量診斷技術，可以搭建高速粒子流實驗發(fā)射平臺，例如實驗模擬碎片云/防護結 構撞擊破壞效應，以及高速噴射顆粒對發(fā)動機葉片的侵徹破壞，等等。當前對碎片云、微噴射物質(zhì)的診斷一般采用多幅閃光X光成像技術、激光全息技術，或軟回收試驗。閃光X光成像技術與激光全息技術等是一種原位診斷技術，能夠?qū)崟r(多幅)描繪粒子流的分布輪廓與相對密度分布等，如美國Sandia國家實驗室應用X_ray閃光照像獲得的碎片云瞬態(tài)形貌，中國工程物理研究院流體物理研究所應用激光陰影照相技術獲得的碎片云瞬態(tài)形貌，以上技術給出碎片云分布的直觀圖像，但是一般難以給出粒子流動量分布的定量信息，并且受X光光斑大小等局限，顆粒分辨能力一般局限在微米尺度以上。對高速粒子流(如碎片云)空間分布的實時定量診斷是一項重要并具有挑戰(zhàn)性的工作。傳統(tǒng)測試方法應用3-5毫米平板(驗證靶)接收高速碎片云，通過獲取驗證靶自由面的實時速度反演高速顆粒的動量分布。嚴格地講，驗證靶測試技術基于一維平面應變工況設計，即僅適用于粒子流具有一維空間分布的特例；并且受驗證靶(或窗口)厚度的局限，測試有效時間一般在幾個微秒以內(nèi)。對于具有二維以上空間分布的高速粒子流，該測試方法僅僅應用于碎片云計算模型的實驗校核，不能直接獲得高速粒子流的動量空間分布信息。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種高速粒子流動量測試裝置，該測量裝置對碎片云、物質(zhì)噴射的動量分布的定量測試，為高速粒子流的產(chǎn)生機理、材料力學模型研究等提供有效途徑。在工程應用方面，對高速粒子流的量化表征，是開展粒子流/結構材料高速撞擊效應實驗的基礎，為結構/材料優(yōu)化設計提供實驗評估平臺。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是高速粒子流動量測試裝置，包括測試裝置主體、接收器主體、速度信號檢測記錄設備，測試裝置主體內(nèi)具有等直徑的運動腔道；接收器主體直徑與運動腔道相匹配并且置于運動腔道內(nèi)，在高速粒子流的作用下沿運動腔道軸向運動，接收器主體正對高速粒子流的端面設有鋁膜，另一端設有高阻抗薄膜；用于檢測和記錄接收器主體運動速度的速度信號檢測記錄設備與測試裝置主體固定連接或分體連接。所述速度信號檢測記錄設備由示波器和多普勒激光速度干涉儀組成，將多普勒激光速度干涉儀的光纖探頭固定于測試裝置主體的運動腔道內(nèi)，將高阻抗薄膜運動速度信號轉(zhuǎn)化為激光干涉條紋并由示波器實時記錄。所述接收器主體為直徑1-4毫米、厚度1-2毫米的藍寶石單晶。所述高阻抗薄膜為聲阻抗接近于接收器主體材料的聲阻抗，厚度為亞微米的銅膜或銀膜。利用本實用新型的高速粒子流動量測試裝置進行高速粒子流動量分布實時測量方法，包括下述步驟I)在高速粒子流運動方向的前方設置至少上述的高速粒子流動量測試裝置，高速粒子流動量測試裝置的接收器主體具有鋁膜的一端正對高速粒子流，高速粒子流的動量傳遞給接收器主體，使接收器主體產(chǎn)生連續(xù)的加速運動；2)高阻抗薄膜的運動速度與接收器主體的運動速度一致，通過多普勒激光速度干涉儀將高阻抗薄膜運動速度信號轉(zhuǎn)化為激光干涉條紋，由示波器實時記錄下來，通過數(shù)據(jù)處理，得到高阻抗薄膜的運動速度歷史，通過高阻抗薄膜的運動速度歷史反演高速粒子束流的瞬態(tài)動量；通過空間多點分布的高速粒子流動量測試裝置進行速度測量，確定高速粒子束流的空間動量分布。上述的步驟2)中數(shù)據(jù)處理及反演高速粒子束流的瞬態(tài)動量的方法為a、對處于一維應力彈性變形狀態(tài)的藍寶石接收器，應用一維差分流體動力學計算方法，將三個流體動力學方程動量守恒、材料線性本構關系、質(zhì)量守恒進行空間與時間的離散，O ( h - d h , t) =O ( h , t) +P0 [u(h, t + dt) - u( h , t - dt) ]d h/ (2dt)e ( h - d h , t) = o ( h - d h , t) /Eu( h - d h , t) = u( h , t) + [ e ( h , t + dt) - e ( h , t - dt) ]d h/ (2dt)其中h為空間位置坐標，t為時間坐標，dh為空間離散質(zhì)點的長度，dt為計算時間步長，u(h, t)、e (h，t)、O (h, t)分別對應在空間位置h與時間t的速度、應變，與應力，E為藍寶石沿軸向的彈性模量，P ^為藍寶石密度；b、藍寶石沿厚度方向離散為N個質(zhì)點，計算時間離散為M個時間步，將獲得完備的3*M*N個方程，將多普勒激光速度干涉儀測量得到的高阻抗薄膜(4)的速度歷史作為輸入數(shù)據(jù)，求解離散方程，獲得鋁膜(3)所在的測試面的應力O (h=0，t)，即測試點動量流密度MO ;M、N為自然數(shù)；當粒子束流空間分布較寬，可以忽略藍寶石接收器內(nèi)應力波傳播帶來的脈沖效應時，可以由動量守恒關系
~ pt&v/A￡近似地直接確定粒子束流的動量密度；其中# 是測試點t時刻單位時間與單位面積上的動量，P與^分別是藍寶石接收器的密度與長度；如/At表示Af時間內(nèi)接收器的速度增僅Av可以近似由自由面粒子速度測試數(shù)據(jù)v(t)的時間導數(shù)獲取。[0022]上述方法中，基于u(h，t)、e (h，t)、o (h，t)這3個函數(shù)式的方程組表述是清楚的。函數(shù)有兩種表述形式，一種是具有確定的表達式的函數(shù)，如線性方程的函數(shù)式f (x)=kx+b (k、b為常數(shù))；另一種函數(shù)它沒有確定的表達式，而是通過一個已知的數(shù)值，然后依據(jù)一定的規(guī)律，反算出我們需要的數(shù)值。本實用新型的上述方案的函數(shù)表達式就是屬于后者，我們通過儀器測量知道某一時刻的h和t值，根據(jù)動量守恒、材料線性本構關系、質(zhì)量守恒進行空間與時間的離散，通過上述3個定律建立的3個方程組，反算出該時刻的h、t值對應處的高速粒子流的實時動量，3個方程組即為O ( h - d h , t) =o ( h , t) +P0 [u(h, t + dt) - u( h , t - dt) ]d h/ (2dt)e ( h - d h , t) = o ( h - d h , t)/Eu( h - d h , t) = u( h , t) + [ e ( h , t + dt) - e ( h , t - dt) ]d h/ (2dt)這3個方程組依據(jù)我們通過儀器測量知道某一時刻的h和t值和我們設計的求解程序，反算出該時刻我們需要計算出的待測位置的高速粒子流的實時動量，而依據(jù)上述3 個定律設計求解程序是高速粒子流動量分布測量領域的技術人員所公知的技術手段，作為該領域的技術人員，可以設計出可以反算出我們需求結果的求解程序。區(qū)別于傳統(tǒng)的X光閃光成像等技術，該實用新型專利的創(chuàng)新之處在于，在高速粒子流的運動方向設置多路組合式接收器與高頻響速度信號檢測記錄設備，粒子束動量通過撞擊過程傳遞至接收器，由測試的多路速度信號反演高速粒子流的動量分布定量信息。與現(xiàn)有的技術相比，本實用新型的有益效果是I、在對高速粒子流的診斷領域，傳統(tǒng)測試裝置如X光成像等技術，雖然可以獲取粒子分布的直觀信息，但是尚缺乏定量的表征能力。本實用新型的測量裝置的設計，符合精密物理實驗的要求。在基礎理論研究方面，對碎片云、物質(zhì)噴射的動量分布的定量測試，為高速粒子流的產(chǎn)生機理、材料模型研究等提供有效途徑。在工程應用方面，對高速粒子流的量化表征，是開展粒子流/結構材料高速撞擊效應實驗的基礎，為結構/材料優(yōu)化設計提供實驗評估平臺。2、采用本實用新型的測量裝置，在高速粒子流的前方設置若干個高速粒子流動量測試裝置，通過該若干個高速粒子流動量測試裝置可以反演高速粒子束流的瞬態(tài)動量，通過空間多點速度測量，確定高速粒子束流的空間動量分布，可以測試具有二維或三維空間分布特征的高速粒子流(如碎片云)的空間動量分布參數(shù)。

圖I是本實用新型高速粒子流動量測試裝置的結構示意圖；圖2是實施例I中采用高速粒子流動量測試裝置測試高速粒子流動量空間分布測量的示意圖；圖3是實施例2的金屬錫微層裂噴射場的動量密度測試中，激光測試獲得的速度剖面圖；圖4是實施例2的金屬錫微層裂噴射場的動量密度測試中，反積分計算獲得的測試面動量密度示意圖；圖5是實施例3中電炮裝置發(fā)射高速碎片云的軸心測試點的動量密度測試示意圖；[0036]圖6是實施例3中電炮裝置發(fā)射高速碎片云的偏心6 mm的測試點的動量密度測試示意圖；圖7是實施例4中在間距L= 13mm處，軸心處的速度一時間測試數(shù)據(jù)示意圖；圖8是實施例4中在間距L=13mm處，距離軸心r = 6mm處的速度一時間測試數(shù)據(jù)示意圖； 附圖中標號對應的零部件名稱為1_測試裝置主體；2-接收器主體；3-鋁膜；4-高阻抗薄膜；5_光纖探頭；6-激光；7-光纖；8_碎片云；9_樣品靶；10-高速彈丸或飛片。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細描述，但本實用新型的實施方式不僅限于下述實施例。實施例I :參見圖I至圖2所示，本實施例的高速粒子流動量測試裝置由高速粒子動量接收器和速度信號檢測記錄設備(如多普勒激光速度干涉儀)組成。( I)高速粒子動量接收器如圖I所示，高速粒子動量接收器為高速粒子流動量測試裝置中的一部分，高速粒子動量接收器基于一維應力工況設計，以圓柱狀藍寶石單晶為主體，藍寶石前表面(藍寶石前表面即正對高速粒子流的表面)通過1-5微米厚度的環(huán)氧膠緊密貼合一層約0. I毫米厚的鋁膜，藍寶石后表面鍍一層阻抗較高的亞微米薄膜(例如銅膜、銀膜，或者具有同等性能的其他高阻抗薄膜)，將藍寶石置于可滑動的等直徑腔道之中。高速粒子動量接收器各部分技術要求及功能藍寶石單晶作為主體，作為高速粒子流動量接收器最重要的部位，在選材時要求其強度高(目的是避免高速粒子流撞擊時材料的瞬間破壞，以獲得較長時間的測試數(shù)據(jù)；同時確保接收器在彈性變形條件下工作，提高動量反演的置信度)，聲速大(提高接收器內(nèi)部應力分布的一維性)。藍寶石單晶具有5GPa以上的屈服強度，10km/s極高聲速，易于精密加工，作為接收器主體，對測試信號線性反演能夠獲得高置信度的粒子流動量分布。根據(jù)粒子流動量空間分布的測試精度要求，藍寶石直徑在1-4毫米之間；根據(jù)測試時間與測試靈敏度，選擇藍寶石厚度在1-2毫米之間，厚度減小時由于材料破壞效應測試時間趨于縮短，但是對高速粒子流離散碰撞的分辨能力提高。當高速粒子流動量密度較低(沖擊峰值壓力小于I. OGPa)，需要較長測試時間，可以采用高強度鋼作為接收器主體。鋁膜，具有較高的塑性變形能力，其功能是直接面對高速粒子束的撞擊，并且緩沖高速撞擊對藍寶石材料的破壞。鋁膜厚度約0. Imm,以防厚度過高會帶來二維效應、降低動量反演的置信度。高阻抗薄膜，聲阻抗高于接收器主體材料(藍寶石)，以防止在接收過程中脫離主體；薄膜具有優(yōu)異的反光效果，便于多普勒激光速度干涉儀產(chǎn)生干涉條紋。其功能是為激光干涉測速系統(tǒng)提供一反光效果較好的反射面，其運動速度歷史反映接收器主體的運動規(guī)律。運動腔道，運動腔道尺寸較小(便于空間分布、更能準確反映測試位置的高速粒子流動量信息)、腔道長度適中(滿足激光干涉測速設備的工作距離要求)；其功能是為接收器主體定位，并為激光干涉測速設備提供適當?shù)墓ぷ骶嚯x。(2)速度信號檢測記錄設備速度信號檢測記錄設備由示波器和多通道多普勒激光速度干涉儀器(如激光速度干涉儀VISAR或者Doppler位移干涉儀DPS)組成，利用多普勒激光速度干涉儀將高阻抗薄膜運動速度信號轉(zhuǎn)化為激光干涉條紋，由示波器實時記錄下來，最后通過數(shù)據(jù)處理，得到高阻抗薄膜的運動速度歷史。在此，要求示波器具有足夠高的帶寬，示波器應依據(jù)測試面的大致速度設置具有足夠高的頻響。當粒子流空間分布展寬(測試點測試時間在毫秒以上量級)，并且單位時間內(nèi)粒子束流的動量密度不高時，可以應用高頻響加速度計等傳統(tǒng)測試設備，以替換多普勒激光速度干涉儀，記錄接收器的速度歷史。本實用新型的裝置制作流程及利用該裝置進行多點測量的方法 首先將高阻抗薄膜鍍于藍寶石主體上，將藍寶石主體置于運動腔道之中，在腔道一端使藍寶石主體(未鍍薄膜的一面)通過環(huán)氧膠與鋁膜緊密貼合。然后將多普勒激光速度干涉儀的光纖探頭通過探針支架固定于運動腔道之上，在這里需確保光纖探頭與薄膜之間的距離在探頭的工作范圍之內(nèi)。最后形成如圖I所示的一個單點高速粒子流動量測試裝置。最后利用多通道多普勒激光速度干涉儀對高速粒子流進行多點測量，通過類似圖2的布局即可對高速粒子流動量的空間分布進行測試與反演。例如飛片或彈丸與樣品靶高速撞擊產(chǎn)生粒子束流，多個高速粒子流動量測試裝置根據(jù)高速粒子束流(如碎片云)的情況來分布，可以是二維狀態(tài)分布，如弧形分布，也可以是三維狀態(tài)分布，如球面分布，可以用來測量呈二維或三維狀態(tài)分布的碎片云的空間動量分布。3、高速粒子流的動量反演多普勒激光干涉測速技術是原位測試沖擊壓力與粒子速度的最有效途徑。高速粒子流沖擊藍寶石接收器，動量的傳遞將使藍寶石沿厚度產(chǎn)生應力波的傳播以及自由面加速運動。通過測量藍寶石自由面的速度歷史，可以反演測試點高速粒子束流的瞬態(tài)動量密度；通過空間多點速度測量，可以確定高速粒子束流的空間動量分布；當實驗測試獲取高速粒子流產(chǎn)生時刻，結合一定的高速粒子流分布模型，可以進一步確定粒子流的速度與密度空間分布。在實驗方案設計時，通過理論預估設置動量接收器的空間布局，使粒子束/藍寶石的沖擊壓力低于藍寶石的屈服強度，以確保測試數(shù)據(jù)反演運算的置信度。當粒子束流空間分布較寬，粒子束對藍寶石接收器的推進平緩，可以忽略應力波傳播的脈沖效應，由動量守恒關系
p(i) -- pt&v/&￡近似確定粒子束流在測試點的動量密度。其中,￠0是測試點t時刻單位時間與單位面積上的動量，#與￡分別是藍寶石接收器的密度與長度；Av/Af表示Ai時間內(nèi)接收器的速度增值Av。相對于總測試時間，該條件下應力波沿藍寶石厚度方向的傳播時間較短(對I毫米厚藍寶石,應力波往返時間僅僅0. s左右)，Av/At可以近似由自由面粒子速度測試數(shù)據(jù)V(t)的時間導數(shù)獲取。當藍寶石接收器內(nèi)應力波的傳播效應不可忽略時，可以運用反積分方法計算粒子束流的動量密度。藍寶石接收器處于一維應力工況，反積分計算首先將有關藍寶石的動力學方程組進行時間與空間離散，O ( h - d h , t) =o ( h , t) +PO [u(h, t + dt) - u( h , t - dt) ]d h/ (2dt)；e ( h - d h , t) = 0 ( h - d h , t) /E ；u( h - d h , t) = u( h , t) + [ e ( h , t + dt) - e ( h , t - dt) ]d h/ (2dt)對于彈性變形狀態(tài)，以上動量守恒、材料線性本構關系、質(zhì)量守恒三個方程給出完備的求解體系。上述方程組中，h為一維空間位置坐標，u(h，t)、e (h，t)、0 (h，t)分別對應在空間位置h與時間t的速度、應變，與應力；E為藍寶石沿軸向的彈性模量；dh為空間離散質(zhì)點的長度；dt為計算時間步長。應用一維有限差分流體動力學計算方法，將藍寶石 沿厚度方向離散為N個質(zhì)點，將計算時間離散為M個時間步，對所有質(zhì)點與時間步應用上述方程組，將獲得完備的3*M*N個方程。將多普勒激光速度干涉儀測量得到的接收器(藍寶石)后自表面速度歷史作為輸入數(shù)據(jù)，再進行離散動力學方程組的空間反演計算，求解離散方程，獲得測試面(高速粒子碰撞面)的應力O (h=0，t)，即動量流密度聲(0。實施例2 本實施例為本實用新型在材料動高壓物理研究領域的應用。我們開展了金屬錫微層裂過程中噴射顆粒徑向分散性的實驗研究。采用電炮驅(qū)動厚度200i!m，直徑20_，速度為9km/s的飛片，高速平面撞擊厚度為700 的金屬錫樣品，金屬錫樣品發(fā)生沖擊熔化，產(chǎn)生分層與碎化。若采用傳統(tǒng)的Assay窗測試方法，無法獲取微層裂顆粒沿徑向的分布特征，而且受窗口厚度與二維效應制約，有效測試時間僅1-2微秒，僅提供前沿顆粒的動量特征。采用圖2所示的實驗方案，圖3給出距離軸線r=6mm測試點的多普勒激光速度干涉儀測速信號，受微層裂顆粒的高速離散碰撞，由動量守恒關系藍寶石自由面的速度產(chǎn)生持續(xù)增加，有效測試時間超過二十微秒。根據(jù)檢測到的這二十多微秒中藍寶石自由面在各個時刻的速度情況，采用實施例I所記載的方法，運用反積分算法獲得的測試面高速顆粒攜帶的動量密度-時間關系，如圖4所示，在本實施例中，我們選擇了軸線與偏心兩個測試點，檢測這2個測試點在受微層裂顆粒的高速離散碰撞后其高速粒子流的動量密度實時分布情況，其中軸線處在受微層裂顆粒的高速離散碰撞后其高速粒子流的動量密度在檢測設備開始記錄23. 3微秒后，動量密度由0開始增加，到24. 51微秒后，動量密度增加到最大值(0. 275GPa)，然后動量密度開始減小，到27. 9微秒后，動量密度減小到0 ;偏心6_處在受微層裂顆粒的高速離散碰撞后其高速粒子流的動量密度在檢測設備開始記錄后的23. 6微秒后，動量密度由0開始增加，到26. 2微秒后，動量密度增加到最大值(0. 24GPa)，然后動量密度開始減小，到42. 3微秒后，動量密度減小到0 ;如果我們需要了解到高速粒子流更多的空間位置的動量密度實時情況，我們只需要在需要的位置放置高速粒子流動量測試裝置，采用同樣的方法即可獲得該處碰撞后高速粒子流的動量密度實時變化情況。圖中軸線與偏心兩個測試點動量密度曲線的差異，體現(xiàn)微層裂顆粒的徑向分布特征；而動量密度的脈沖信號體現(xiàn)了顆粒的離散性，物理上蘊含著金屬錫沖擊熔化與稀疏波卸載區(qū)材料破碎的關鍵特征。由此可見，二十微秒以上的有效測試信號，為系統(tǒng)再現(xiàn)金屬錫微層裂過程提供充分的實驗依據(jù)。[0068]實施例3 在強爆轟實驗、空間碎片撞擊，以及武器對抗等極端條件下，構件經(jīng)常遭受碎片高速連續(xù)的撞擊?？v然碎片顆粒較小，如幾十微米以內(nèi)，仍然可以造成極大的破壞效應。實驗上建立碎片云高速發(fā)射裝置，可以評估防護結構性能。但是作為一種實驗模擬裝置，需要確定發(fā)射碎片顆粒的性態(tài)，如動量密度分布。傳統(tǒng)測試方法，如軟回收方法、高速攝影等，僅僅適用于極低密度碎片云的定量表征。因此 本實施例中，我們在電炮裝置上發(fā)射碎片云團，運用該實用新型所述的測試裝置定量測試碎片云的動量分布。圖5、圖6給出軸心與徑向r=6mm處的自由面速度測試數(shù)據(jù)，其中速度曲線上升表示藍寶石接收器受碎片顆粒連續(xù)碰撞而加速運動?？梢钥吹捷S線處的動量接收器在檢測設備開始記錄16. 4微秒后，自由面速度由0開始增加，到17. 6微秒后，自由面速度增加到最大值(700m/s)，然后自由面速度開始平穩(wěn)；偏心6_處動量接收器在檢測設備開始記錄后的16. 5微秒后，自由面速度由0開始增加，到18微秒后，自由面速度增加到最大值(300m/s)，然后自由面速度開始平穩(wěn)；測試點處碎片顆粒的時間展寬約2微秒，軸心處碎片云攜帶的動量密度顯著高于偏心測試點。實驗上定量測試所發(fā)射碎片云的動量密度分布，為開展結構防護性能實驗奠定基礎。實施例4 本實施例為本實用新型在超高速撞擊領域(如空間碎片防護問題)的應用。如圖2所示，利用本實用新型的裝置及測量方法測量極高速彈丸/飛片與防護屏相撞產(chǎn)生高速碎片粒子的動量分布。實驗中應用電炮平臺發(fā)射010*0. 15mm的Mylar飛片以10.5 km/s速度撞擊約0. 8_厚度的鋁基碳纖維復合板，在間距L=13mm處布置兩個藍寶石接收器以測試當?shù)厮槠w粒的動量-時間分布。圖7、圖8給出藍寶石后自由面的粒子速度-時間測試數(shù)據(jù)，可以看到軸線處的動量接收器在檢測設備開始記錄14微秒后，自由面速度由0開始增加，到19微秒后，自由面速度增加到最大值(300m/s);偏心6mm處動量接收器在檢測設備開始記錄后的14微秒后，自由面速度由0開始增加，到20微秒后，自由面速度增加到最大值(160m/s);由此可以得到偏離軸心的測試點速度起跳略延遲，加速度與幅值低于軸心測試點，符合理論預期，測試數(shù)據(jù)正確體現(xiàn)了碎片云的擴展特征。傳統(tǒng)的彈道實驗側重于工程需求，對結構高速碰撞破壞機理研究，結構優(yōu)化設計等不能給出直接的量化信息。運用圖2所示的測試方法，通過對碎片云動量分布測試，為結構性能的分解實驗研究、性能評估，以及結構優(yōu)化設計奠定了基礎。如上所述，便可較好的實現(xiàn)本實用新型。
權利要求1.高速粒子流動量測試裝置，其特征在于包括測試裝置主體(I)、接收器主體(2)、速度信號檢測記錄設備，測試裝置主體(I)內(nèi)具有等直徑的運動腔道；接收器主體(2)直徑與運動腔道相匹配并且置于運動腔道內(nèi)，在高速粒子流的作用下沿運動腔道軸向運動，接收器主體(2)正對高速粒子流的端面設有鋁膜(3)，另一端設有高阻抗薄膜(4);用于檢測和記錄接收器主體(2)運動速度的速度信號檢測記錄設備與測試裝置主體(I)固定連接或分體連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的高速粒子流動量測試裝置，其特征在于所述速度信號檢測記錄設備由示波器和多普勒激光速度干涉儀組成，將多普勒激光速度干涉儀的光纖探頭(5)固定于測試裝置主體(I)的運動腔道內(nèi)，將高阻抗薄膜(4)運動速度信號轉(zhuǎn)化為激光干涉條紋并由示波器實時記錄。
3.根據(jù)權利要求I所述的高速粒子流動量測試裝置，其特征在于所述接收器主體(2)為直徑1-4毫米、厚度1-2毫米的藍寶石單晶。
4.根據(jù)權利要求I至3任一項所述的高速粒子流動量測試裝置，其特征在于所述高阻抗薄膜(4)為聲阻抗接近于接收器主體材料的聲阻抗，厚度為亞微米的銅膜或銀膜。
專利摘要本實用新型公開了一種高速粒子流動量測試裝置。該裝置包括測試裝置主體、接收器主體、速度信號檢測記錄設備，測試裝置主體內(nèi)具有等直徑的運動腔道；接收器主體直徑與運動腔道相匹配并且置于運動腔道內(nèi)，在高速粒子流的作用下沿運動腔道軸向運動，接收器主體正對高速粒子流的端面設有鋁膜，另一端設有高阻抗薄膜；速度信號檢測記錄設備與測試裝置主體固定連接或分體連接，用于檢測和記錄接收器主體的運動速度。本實用新型的測試裝置可以對碎片云、物質(zhì)噴射等高速粒子流的動量分布進行定量測試，為高速粒子流的產(chǎn)生機理、材料模型研究等提供有效途徑。在工程應用方面，對高速粒子流的量化表征，是開展粒子流/結構材料高速撞擊效應試驗的基礎，為結構/材料優(yōu)化設計提供試驗評估平臺。
文檔編號G01P3/36GK202548137SQ20122023668
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日2012年5月24日
發(fā)明者宋振飛, 王桂吉, 莫建軍, 譚福利, 趙士操, 陶彥輝 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所